Question

18．銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑．
（1）Cu位于元素周期表第四周期第ⅠB 族．Cu²⁺的核外電子排布式為[Ar]3d⁹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
（2）如圖1是銅的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個數(shù)為4．
（3）膽礬CuSO₄•5H₂O可寫成[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2：下列說法正確的是BD （填字母）．
A．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，所有氧原子都采用sp³雜化
B．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在配位鍵、共價(jià)鍵和離子鍵
C．膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵
D．膽礬中的水在不同溫度下會分步失去
（4）往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺配離子．已知NF₃與NH₃的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是：F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導(dǎo)致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子
（5）Cu₂O的熔點(diǎn)比Cu₂S的高（填“高”或“低”），請解釋原因：Cu₂O與Cu₂S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數(shù)也相同，但O^2-半徑比S^2-半徑小，所以Cu₂O的晶格能更大，熔點(diǎn)更高．
（6）S單質(zhì)的常見形式為S₈，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖3所示，S原子采用的軌道雜化方式是sp³ _
（7）原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)镺＞S＞Se；

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Cu的電子排布式書寫Cu²⁺離子的電子排布式；
（2）利用均攤法分析晶胞的結(jié)構(gòu)；
（3）根據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖中所有氧原子都是飽和氧原子，存在O→Cu配位鍵，H-O、S-O共價(jià)鍵和Cu、O離子鍵，膽礬屬于離子晶體以及膽礬晶體中水兩類，一類是形成配體的水分子，一類是形成氫鍵的水分子等角度分析；
（4）根據(jù)電負(fù)性的角度分析；
（5）從影響離子晶體熔沸點(diǎn)高低的角度分析；
（6）根據(jù)圖片知，每個S原子含有2個σ鍵和2個孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定S原子雜化方式；
（7）根據(jù)同一主族元素的第一電離能遞變規(guī)律判斷．

解答 解：（1）Cu（電子排布式為：[Ar]3d¹⁰4s¹）Cu²⁺的過程中，參與反應(yīng)的電子是最外層的4s及3d上各一個電子，故Cu²⁺離子的電子排布式是為：[Ar]3d⁹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，
故答案為：[Ar]3d⁹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；
（2）從圖中可以看出陰離子在晶胞有四類：頂點(diǎn)（8個）、棱上（4個）、面上（2個）、體心（1個），根據(jù)立方體的分?jǐn)偡�，可知該晶胞中陰離子數(shù)目為：8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{4}$+2×$\frac{1}{2}$+1=4，
故答案為：4；
（3）A．氧原子并不都是sp3雜化，該結(jié)構(gòu)中的氧原子部分飽和，部分不飽和，雜化方式不同．從現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論出發(fā)，硫酸根離子中S和非羥基O之間除了形成1個σ鍵之外，還形成了反饋π鍵．形成π鍵的電子不能處于雜化軌道上，O必須保留未經(jīng)雜化的p軌道，就不可能是sp3雜化，故A錯誤；
B．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在O→Cu配位鍵，H-O、S-O共價(jià)鍵和Cu、O離子鍵，故B正確；
C．膽礬是五水硫酸銅，膽礬是由水合銅離子及硫酸根離子構(gòu)成的，屬于離子晶體，故C錯誤；
D．由于膽礬晶體中水兩類，一類是形成配體的水分子，一類是形成氫鍵的水分子，結(jié)合上有著不同，因此受熱時也會因溫度不同而得到不同的產(chǎn)物，故D正確；
故答案為：BD；
（4）N、F、H三種元素的電負(fù)性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對偏向N，而在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，所以NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，
故答案為：F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導(dǎo)致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子；
（5）由于氧離子的離子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強(qiáng)于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu₂O的熔點(diǎn)比Cu₂S的高．
故答案為：高；Cu₂O與Cu₂S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數(shù)也相同，但O^2-半徑比S^2-半徑小，所以Cu₂O的晶格能更大，熔點(diǎn)更高；
（6）根據(jù)圖片知，每個S原子含有2個σ鍵和2個孤電子對，所以每個S原子的價(jià)層電子對個數(shù)是4，則S原子為sp³雜化，
故答案為：sp³；
（7）同主族元素從上到下，原子半徑越來越大，原子核對核外電子的吸引力越來越弱，第一電離能逐漸減小，
故答案為：O＞S＞Se．

點(diǎn)評 本題考查位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用，題目難度中等，涉及常見元素核外電子排布、電負(fù)性概念、常見軌道雜化類型、以及離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、物質(zhì)性質(zhì)、配合物成鍵狀況等知識，學(xué)習(xí)中注意加強(qiáng)對晶胞以及晶體結(jié)構(gòu)的分析．