Question

8．已知銅元素能形成多種化合物．

（1）寫出基態(tài)Cu的M能層的電子排布式3s²3p⁶3d¹⁰，Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有K、Cr、Ga（填元素符號）
（2）CuSO₄•5H₂O也可寫成[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：
該晶體中所含元素電負(fù)性由大到小順序是O、S、H、Cu，該晶體屬于離子晶體，該晶體中由水分子參與形成的作用力有氫鍵、配位鍵．
（3）Cu²⁺能與NH₃、Cl^-等形成配位數(shù)為4的配合物，已知[Cu（NH₃）₄]²⁺具有對稱的空間構(gòu)型，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，則[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構(gòu)型為平面四邊形，NH₃的VSEPR 模型為四面體
（4）銅是第四周期最重要的過渡元素之一，其單質(zhì)及化合物具有廣泛用途，銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積；銅的某種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，若該晶體的密度為d g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶胞中銅原子與氧原子之間最短的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$cm．（用含d和N_A的式子表示，不必化簡）．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外有29個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，據(jù)此可書寫M能層的電子排布式，Cu元素位于周期表第四周期，Cu原子最外層有1個電子，結(jié)合元素周期表可找出第四周期中與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素；
（2）CuSO₄•5H₂O晶體中含Cu、S、O、H元素，根據(jù)元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大可判斷電負(fù)性大小，該晶體中含銅離子、硫酸根離子，屬于離子晶體，根據(jù)圖1結(jié)構(gòu)可知水分子參與形成的作用力為氫鍵、配位鍵；
（3）Cu²⁺能與NH₃、Cl^-等形成配位數(shù)為4，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構(gòu)型應(yīng)為平面四邊形結(jié)構(gòu)，根據(jù)NH₃分子中氮原子的價(jià)層電子對數(shù)判斷VSEPR 模型；
（4）銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積，由均攤法計(jì)算氧化亞銅晶胞中Cu原子和O原子的數(shù)目，根據(jù)密度計(jì)算公式$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算出體積，再計(jì)算銅原子與氧原子之間的距離即可．

解答 解：（1）Cu原子核外有29個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，M能層的電子排布式為3s²3p⁶3d¹⁰，Cu元素位于周期表第四周期，Cu原子最外層有1個電子，第四周期中與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素有K、Cr、Ga，
故答案為：3s²3p⁶3d¹⁰；K、Cr、Ga；
（2）CuSO₄•5H₂O晶體中含Cu、S、O、H元素，根據(jù)元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大可知電負(fù)性由大到小順序是O、S、H、Cu，該晶體中含銅離子、硫酸根離子，屬于離子晶體，根據(jù)圖1結(jié)構(gòu)可知水分子參與形成的作用力為氫鍵、配位鍵，
故答案為：O、S、H、Cu；離子；氫鍵、配位鍵；
（3）Cu²⁺能與NH₃、Cl^-等形成配位數(shù)為4，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構(gòu)型應(yīng)為平面四邊形結(jié)構(gòu)，根據(jù)NH₃分子中氮原子的價(jià)層電子對數(shù)為$\frac{5+3}{2}$=4，所以NH₃的VSEPR模型四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：平面四邊形；四面體；
（4）銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積，在銅的某種氧化物晶胞中，O原子在晶胞的頂點(diǎn)和體心，故O原子數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+1=2，Cu原子全部在體心，故Cu原子數(shù)=4，即一個氧化亞銅晶胞中有2個O原子和4個Cu原子，根據(jù)密度計(jì)算公式$ρ=\frac{m}{V}$可知，體積V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{288}{{N}_{A}}}{a}$cm³，所以晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$cm，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中銅原子與氧原子之間的距離晶胞邊長的$\frac{\sqrt{3}}{4}$，所以該晶胞中銅原子與氧原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$cm，
故答案為：面心立方最密堆積；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評 本題主要考查了晶胞的計(jì)算、核外電子排布、雜化軌道方式以及分子構(gòu)型和配合物的內(nèi)容，綜合性較強(qiáng)，難度中等，利用均攤法計(jì)算晶胞的組成．