Question

1．某同學(xué)所做的有關(guān)銅元素的實(shí)驗(yàn)流程如圖1：

（1）寫(xiě)出基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布式3d¹⁰4s¹，向深藍(lán)色溶液中加入適量乙醇，會(huì)析出深藍(lán)色晶體，該晶體中存在的化學(xué)鍵類(lèi)型有共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵．
（2）寫(xiě)出反應(yīng)④的離子方程式Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（3）銅能與類(lèi)鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數(shù)目為5N_A；類(lèi)鹵素（SCN）₂對(duì)應(yīng)的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點(diǎn)，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；寫(xiě)出一種與SCN^-互為等電子體的分子CO₂（用化學(xué)式表示）．
（4）氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖2，碳原子的雜化方式為sp³、sp²．
（5）銅晶胞中，其晶體的堆積方式為面心立方最密堆積，一個(gè)晶胞中銅原子的數(shù)目為12，空間利用率為74%（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書(shū)寫(xiě)銅的基態(tài)原子價(jià)電子電子排布式；陰陽(yáng)離子存在離子鍵，非金屬元素間易形成共價(jià)鍵，配合物中存在配位鍵；
（2）氫氧化銅和氨水反應(yīng)生成銅氨絡(luò)合離子和氫氧根離子；
（3）（SCN）₂的結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，根據(jù)[（SCN）₂]的結(jié)構(gòu)可知分子中有3個(gè)單鍵和2個(gè)碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，沸點(diǎn)較高；原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體；
（4）根據(jù)碳原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式；
（5）晶胞中Cu原子位于面心、頂點(diǎn)上，屬于面心立方最密堆積；以頂點(diǎn)Cu原子研究，與之相鄰的原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8故晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共有，利用均攤法計(jì)算Cu原子配位數(shù)；設(shè)Cu原子半徑為d，利用均攤法計(jì)算晶胞中Cu原子數(shù)目，再計(jì)算晶胞中Cu原子總體積，晶胞棱長(zhǎng)=4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2d}$d，可以計(jì)算晶胞體積，晶胞空間利用率=$\frac{原子總體積}{晶胞體積}$×100%．

解答 解：（1）Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，銅的基態(tài)原子價(jià)電子電子排布式3d¹⁰4s¹，；[Cu（NH₃）₄]SO₄中硫酸根離子和[Cu（NH₃）₄]²⁺存在離子鍵，N原子和銅原子之間存在配位鍵，NH₃中H和N之間存在共價(jià)鍵，所以[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化學(xué)鍵有共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵；
故答案為：3d¹⁰4s¹；共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵；
（2）反應(yīng)④是氫氧化銅和氨水反應(yīng)生成銅氨絡(luò)合離子和氫氧根離子，離子反應(yīng)方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
（3）（SCN）₂的結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，根據(jù)[（SCN）₂]的結(jié)構(gòu)可知分子中有3個(gè)單鍵和2個(gè)碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，（SCN）₂分子含有5個(gè)σ鍵，故1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數(shù)目為 5N_A，
由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸，一種與SCN^-互為等電子體的分子有CO₂等，原子數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)均為16，
故答案為：5N_A；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；CO₂；
（4）氨基乙酸銅的分子中一種碳有碳氧雙鍵，碳的雜化方式為sp2雜化，另一種碳周?chē)�都是單鍵，碳的雜化方式為sp3雜化，
故答案為：sp³、sp²；
（5）晶胞中Cu原子位于面心、頂點(diǎn)上，屬于面心立方最密堆積；
以頂點(diǎn)Cu原子研究，與之相鄰的原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8故晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共有，故Cu原子配位數(shù)為$\frac{3×8}{2}$=12；
晶胞中Cu原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，設(shè)Cu原子半徑為d，則Cu原子總體積為4×$\frac{4}{3}$πd³，晶胞棱長(zhǎng)=4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2d}$d，晶胞體積為（2$\sqrt{2d}$）³，晶胞空間利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π8iw4g4w^{3}}{（2\sqrt{2d}）^{3}}$×100%=74%，
故答案為：面心立方最密堆積；12；74%．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、核外電子排布、化學(xué)鍵、雜化軌道、晶胞計(jì)算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．