Question

12．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（填元素符號）
（2）CuSO₄•5H₂O也可寫成[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O，其結構示意圖如圖1所示：該晶體中所含元素電負性由大到小順序是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配位鍵、氫鍵．
（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⁺具有對稱的空間構型，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結構的產物，則[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構型為平面正方形，NH₃的VSEPR 模型為四面體形．
（4）銅是第四周期最重要的過渡元素之一，其單質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濃度解；銅的某種氧化物晶胞結構如圖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$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{d×{N}_{A}}}$cm．（用含d和N_A的式子表示，不必化簡）．

Answer 1

分析 （1）Cu原子M層s、p、d能級完全充滿電子；Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素外圍電子排布式為4s¹或3d⁵4s¹；
（2）非金屬性越強，電負性越大；硫酸根離子與配離子之間形成離子鍵，銅離子與水分子之間形成配位鍵，水分子之間形成氫鍵；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代能得到兩種不同結構的產物，[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構型為平面正方形；NH₃中N原子價層電子對數(shù)為4；
（5）銅晶體是面心立方密堆積；根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu、O原子數(shù)目，計算晶胞質量，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞體積，進而晶胞棱長，晶胞中銅原子與氧原子之間最短的距離為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）Cu原子M層s、p、d能級完全充滿電子，Cu的M能層的電子排布式為：3s²3p⁶3d¹⁰，；Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素外圍電子排布式為4s¹或3d⁵4s¹，分別為K、Cr，
故答案為：3s²3p⁶3d¹⁰；K、Cr；
（2）非金屬性越強，電負性越大，故電負性為：O＞S＞H＞Cu；硫酸根離子與配離子之間形成離子鍵，屬于離子晶體，銅離子與水分子之間形成配位鍵，水分子之間形成氫鍵，
故答案為：O＞S＞H＞Cu；離子；配位鍵、氫鍵
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代能得到兩種不同結構的產物，[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構型為平面正方形；NH₃中N原子價層電子對數(shù)為4，VSEPR 模型為四面體形，
故答案為：平面正方形；四面體形；
（5）銅晶體是面心立方密堆積，CuO晶胞中Cu原子數(shù)目為4、O原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞質量=$\frac{64×4+16×2}{{N}_{A}}$g，晶體的密度為d g/cm³，則晶胞體積=$\frac{64×4+16×2}{{N}_{A}}$g÷d g/cm³=$\frac{288}{{dN}_{A}}$cm³，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{288}{d×{N}_{A}}}$cm，晶胞體對角線為$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{288}{d×{N}_{A}}}$cm，晶胞中銅原子與氧原子之間最短的距離為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$，即銅原子與氧原子最近距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{d×{N}_{A}}}$cm，
故答案為：面心立方密堆積；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{d×{N}_{A}}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電負性、化學鍵、微粒空間故選、晶胞計算等，熟記中學常見晶胞結構，掌握均攤法進行晶胞有關計算．