Question

銅金合金用途廣泛，而且Cu的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途，如CuSO₄溶液常用作電解液、電鍍液等．金穩(wěn)定性強(qiáng)，常作為首飾．請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）CuSO₄可由金屬銅與濃硫酸反應(yīng)制備，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
（2）CuSO₄粉末常用來(lái)檢驗(yàn)一些有機(jī)物中的微量水分，其原因是

 

；SO₄^2-中S原子的雜化軌道類型是

 

；
（3）元素金（Au）處于周期表中的第六周期，與Cu同族，Au原子最外層電子排布式為

 

；一種銅金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(diǎn)位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為

 

；該晶體中，原子之間的作用力是

 

；若該晶體的晶胞邊長(zhǎng)為a nm，則合金的密度為

 

g/cm³（N_A約為6.02×10²³，請(qǐng)寫出計(jì)算過(guò)程）
（4）上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)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(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)為CaF₂的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),原子核外電子排布,晶胞的計(jì)算

專題：

分析：（1）加熱條件下，銅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）無(wú)水硫酸銅是白色的，CuSO₄?5H₂O是藍(lán)色的，顯示水合銅離子特征藍(lán)色；根據(jù)SO₄^2-中心原子含有的共價(jià)鍵個(gè)數(shù)與孤電子對(duì)個(gè)數(shù)之和確定其空間構(gòu)型和雜化方式；
（3）元素金（Au）處于周期表中的第六周期，與Cu同族，則最外層電子數(shù)為1，以此判斷電子排布式；利用均攤法計(jì)算晶胞中含有的原子個(gè)數(shù)來(lái)確定原子個(gè)數(shù)之比，金屬晶體中存在金屬鍵；該晶體的化學(xué)式為Cu₃Au，根據(jù)化學(xué)式求算晶胞的質(zhì)量，根據(jù)該晶體的晶胞邊長(zhǎng)為anm求算該晶體的晶胞體積，依此計(jì)算出晶體的密度；
（4）根據(jù)氟化鈣的結(jié)構(gòu)確定該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式．

解答： 解：（1）加熱條件下，銅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)方程式為：Cu+2 H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2 H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）白色無(wú)水硫酸銅可與水結(jié)合生成藍(lán)色的CuSO₄?5H₂O，顯示水合銅離子特征藍(lán)色；
SO₄^2-離子中含有4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，所以其立體構(gòu)型是正四面體，硫原子采取sp³雜化；
故答案為：白色無(wú)水硫酸銅可與水結(jié)合生成藍(lán)色的CuSO₄?5H₂O，顯示水合銅離子特征藍(lán)色；sp³；
（3）元素金（Au）處于周期表中的第六周期，與Cu同族，則最外層電子數(shù)為1，則最外層電子排布式為6s¹，在晶胞中Cu原子處于面心，N（Cu）=6×

1

2

=3，Au原子處于頂點(diǎn)位置，N（Au）=8×

1

8

=1，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為3：1，為金屬晶體，原子間的作用力為金屬鍵；該晶體的化學(xué)式為Cu₃Au，晶胞質(zhì)量=

3×64+197

6.02×1023

=

389

6.02×1023

g，該晶體的晶胞邊長(zhǎng)為anm，則該晶體的晶胞體積=a³×10^-21cm³，則該晶體的密度為

389 6.02×1023

a3×10-21

=

0.65

a3

g/cm³，

故答案為：6s¹；3：1；金屬鍵；

0.65

a3

；
（4）CaF₂的結(jié)構(gòu)如圖，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中，則H原子應(yīng)位于晶胞內(nèi)部，則應(yīng)含有8個(gè)H，則化學(xué)式為Cu₃AuH₈，
故答案為：Cu₃AuH₈．

點(diǎn)評(píng)：本題考查硫酸銅制備的方程式、水的檢驗(yàn)方法、雜化軌道理論和立體構(gòu)型、元素周期律的應(yīng)用、元素的核外電子排布式等知識(shí)，難度較大．答題時(shí)注意根據(jù)信息得出合理推論．