Question

3．Cu及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途．請回答以下問題：
（1）向CuSO₄溶液中滴加氨水至深藍色透明溶液時，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式2Cu+O₂+2H₂SO₄（�。� $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．
（2）硫酸銅溶液中滴入氨基乙酸鈉（H₂N-CH₂-COONa）即可得到配合物A．其結(jié)構(gòu)如圖：
①SO₄^2-中S原子的軌道雜化類型是sp3；
②A中碳原子的軌道雜化類型為sp²sp³．
③1mol氨基乙酸鈉含有σ鍵的數(shù)目為8N_A．
（3）元素金（Au）處于周期表中的第六周期，與Cu同族．一種銅合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，該合金中每一層均為密置層（填“密置層”、“非密置層”）；該晶體中，原子之間的作用力是金屬鍵；
（4）上述晶體具有儲氫功能，氫原子可進入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中．若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF₂的晶胞結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲氫后的化學(xué)式應(yīng)為H₈AuCu₃．若Cu原子與Au原子的距離為a cm，則該晶體儲氫后的密度為$\frac{397}{{N}_{A}（{\sqrt{2}a）}^{3}}$g/cm³．（含a的表達式）

Answer 1

分析 （1）加熱條件下，Cu和稀硫酸、氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅和水，根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書寫方程式；
（2）①硫酸根離子中S原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論確定S原子雜化方式；
②根據(jù)A的結(jié)構(gòu)簡式可知，A中酯基中的碳周圍有一個碳雙鍵和兩個單鍵，另一個碳周圍有四個單鍵，據(jù)此判斷碳原子的雜化方式；
③1個氨基乙酸鈉（H₂N-CH₂-COONa）中含有兩個H-N鍵，兩個C-H鍵，一個碳碳單鍵，一個碳氮單鍵，一個碳氧單鍵和一個碳氧雙鍵，據(jù)此確定σ鍵的數(shù)目；
（3）一種銅合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，該合金中每一層均為密置層，該晶體是由金屬晶體，原子之間存在金屬鍵；
（4）該晶體儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF₂的晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相似，則在金屬晶胞內(nèi)部有8個H原子，該晶胞中含有1個Au原子、3個Cu原子，據(jù)此判斷其化學(xué)式；若Cu原子與Au原子的距離為a cm，則晶胞棱長=$\sqrt{2}$acm，晶胞體積=（ $\sqrt{2}$acm）³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{N{\;}_{A}}}{V}$．

解答 解：（1）加熱條件下，Cu和稀硫酸、氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅和水，根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書寫方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄（�。�  $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄（�。�  $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；
（2）①硫酸根離子中S原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，S原子雜化方式為sp3，
故答案為：sp3；
②根據(jù)A的結(jié)構(gòu)簡式可知，A中酯基中的碳周圍有一個碳雙鍵和兩個單鍵，另一個碳周圍有四個單鍵，所以碳原子的雜化方式為sp² sp³，
故答案為：sp² sp³；
③1個氨基乙酸鈉（H₂N-CH₂-COONa）中含有兩個H-N鍵，兩個C-H鍵，一個碳碳單鍵，一個碳氮單鍵，一個碳氧單鍵和一個碳氧雙鍵，所以1mol氨基乙酸鈉中含有的σ鍵的數(shù)目為8N_A，
故答案為：8N_A；
（3）一種銅合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，該合金中每一層均為密置層，該晶體是由金屬晶體，原子之間存在金屬鍵；
故答案為：密置層；金屬鍵；
（4）該晶體儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF₂的晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相似，則在金屬晶胞內(nèi)部有8個H原子，該晶胞中含有Au原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，據(jù)此判斷其化學(xué)式為H₈AuCu₃；
若Cu原子與Au原子的距離為a cm，則晶胞棱長=$\sqrt{2}$acm，晶胞體積=（ $\sqrt{2}$acm）³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{N{\;}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{397}{{N}_{A}}}{（\sqrt{2}{a）}^{3}}$g/cm³=$\frac{397}{{N}_{A}（{\sqrt{2}a）}^{3}}$g/cm³，
故答案為：H₈AuCu₃； $\frac{397}{{N}_{A}（{\sqrt{2}a）}^{3}}$g/cm³．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子核外電子排布、原子雜化、空間構(gòu)型判斷、氧化還原反應(yīng)等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，難點是晶胞計算，注意密度公式中各個字母含義，題目難度中等