Question

一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）（化学式为[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O）是一种重要的染料及农药中间体．某学习小组以孔雀石（主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂杂质）为原料制备该物质的流程如下：

请回答：
（1）沉淀A的晶体中最小环上的原子个数为

 

，气体C分子中σ键和π键的个数比为

 

（2）溶液D的溶质阴离子的空间构型为

 

，其中心原子的杂化轨道类型为

 

．
（3）MgO的熔点高于CuO的原因为

 

．
（4）画出一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）中配离子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）的配位键

 

．
（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构．在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为

 

，若该晶胞的边长为apm，则合金的密度为

 

g?cm^-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为NA）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,共价键的形成及共价键的主要类型,配合物的成键情况,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：孔雀石（主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂杂质），孔雀石和足量稀硫酸反应生成CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃和CO₂，SiO₂不反应，所以沉淀A是SiO₂，气体C是CO₂，溶液B中的溶质是CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液B中加入CuO并调节溶液pH，则生成Fe（OH）₃，溶液D中的溶质是CuSO₄，向D溶液中加入适量氨水并蒸发、结晶得到[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O．
（1）在二氧化硅晶体结构中，每个硅原子结合4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子；二氧化碳分子中含有2个σ键和2个π键；
（2）溶液D的溶质阴离子为硫酸根离子，根据价层电子对互斥理论确定其空间构型和中心原子杂化方式；
（3）离子晶体的熔点与晶格能成正比，晶格能与电荷成正比，与离子半径成反比；
（4）一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）中配离子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）中铜原子和氮原子形成4个配位键；
（5）利用均摊法计算两种金属原子个数之比，根据ρ=

m

V

计算．

解答： 解：孔雀石（主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂杂质），孔雀石和足量稀硫酸反应生成CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃和CO₂，SiO₂不反应，所以沉淀A是SiO₂，气体C是CO₂，溶液B中的溶质是CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液B中加入CuO并调节溶液pH，则生成Fe（OH）₃，溶液D中的溶质是CuSO₄，向D溶液中加入适量氨水并蒸发、结晶得到[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O．
（1）二氧化硅晶体结构中，每个硅原子结合4个氧原子原子，同时每个氧原子结合2个硅原子原子，最小的环上，有6个Si原子和6个O原子，所以一共12个原子；二氧化碳分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键和π键个数比为1：1，
故答案为：12；1：1；
（2）溶液D的溶质阴离子为硫酸根离子，SO₄^2-中价层电子对个数，4+

1

2

（6+2-4×2）=4，所以为正四面体结构，中心原子采用 sp³ 杂化，
故答案为：正四面体；sp³；
（3）离子晶体的熔点与晶格能成正比，晶格能与电荷成正比，与离子半径成反比，氧化镁的中镁离子直径小于铜离子，所以氧化镁的晶格能大于氧化铜，则氧化镁的熔点高，
故答案为：MgO的晶格能大；
（4）一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）中配离子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）中铜原子和氮原子形成4个配位键，其配位键表示为，
故答案为：；
（5）在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，该晶胞中Au原子个数=8×

1

8

=1，Cu原子个数=6×

1

2

=3，所以该合金中Au原子与Cu原子个数之比=1：3，
晶胞体积V=（a×10^-10cm）³，每个晶胞中铜原子个数是3、Au原子个数是1，则ρ=

197+64×3 NA

(a×10-10)3

g?cm^-3，
故答案为：1：3；

197+64×3 NA

(a×10-10)3

．

点评：本题考查较综合，涉及晶胞的计算、配位键、杂化方式的判断、离子空间构型的判断等知识点，根据密度公式、价层电子对互斥理论等知识点来分析解答，难点是晶胞的计算，注意配位键的表示方法、pm与cm之间的进制，为易错点．