Question

3．銅、鐵都是日常生活中常見的金屬，它們的單質(zhì)及其化合物在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途．
請(qǐng)回答以下問題：
（1）超細(xì)銅粉可用作導(dǎo)電材料、催化劑等，其制備方法如圖1：

①Cu²⁺的價(jià)電子排布圖； NH₄CuSO₃中N、O、S三種元素的第一電離能由大到小順序?yàn)镹＞O＞S（填元素符號(hào)）．
②SO₄^2-的空間構(gòu)型為正四面體形，SO₃^2-離子中心原子的雜化方式為sp³雜化．
（2）請(qǐng)寫出向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式．2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-
（3）某學(xué)生向CuSO₄溶液中加入少量氨水生成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解，得到深藍(lán)色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，析出SO₄•H₂O晶體．
①下列說法正確的是c
a．氨氣極易溶于水，是因?yàn)镹H₃分子和H₂O分子之間形成3種不同的氫鍵
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣分子的鍵角小于水分子的鍵角
c．Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵
d．Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負(fù)性最大的是氮元素
②請(qǐng)解釋加入乙醇后析出晶體的原因．乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度
（4）Cu晶體的堆積方式如圖2所示，設(shè)Cu原子半徑為r，晶體中Cu原子的配位數(shù)為，晶體的空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{{a}^{3}}$=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（2\sqrt{2}r）^{3}}$×100%=74.76%（列式）．

Answer 1

分析 （1）①Cu²⁺的價(jià)層電子數(shù)是9個(gè)，所以Cu²⁺的價(jià)電子排布圖為；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大；同主族元素，隨電子層數(shù)的增多，第一電離能逐漸減小；
②SO₄^2-的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4，所以空間構(gòu)型為正四面體型；SO₃^2-離子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=4，所以中心原子的雜化方式為sp³雜化；
（2）由流程圖可知向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時(shí)生成白色沉淀，根據(jù)所給沉淀的化學(xué)式書寫離子方程式；
（3）①a．氨氣極易溶于水，是因?yàn)镹H₃分子和H₂O分子之間形成2種不同的氫鍵，N與H，O與H之間；
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣是三角錐型，水是角形，氨氣分子的鍵角大于水分子的鍵角；
c． Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵，硫酸根離子與配離子之間是離子鍵，N與H之間是共價(jià)鍵，氨氣與銅離子之間是配位鍵；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負(fù)性最大的是氧元素；
②根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
（4）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12；由圖可知，立方體的面的對(duì)角線長(zhǎng)是4r，所以立方體的棱長(zhǎng)a=2$\sqrt{2}$r，1個(gè)Cu的體積是4/3πr³，晶胞中Cu原子的個(gè)數(shù)是4個(gè)，所以晶體的空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}×π{r}^{3}}{{a}^{3}}$．

解答 解：（1）①Cu²⁺的價(jià)層電子數(shù)是9個(gè)，所以Cu²⁺的價(jià)電子排布圖為；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大；同主族元素，隨電子層數(shù)的增多，第一電離能逐漸減小，所以3種元素的第一電離能由大到小順序?yàn)椋篘＞O＞S；
故答案為：；N＞O＞S；
②SO₄^2-的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4，所以空間構(gòu)型為正四面體型；SO₃^2-離子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=4，所以中心原子的雜化方式為sp³雜化；
故答案為：正四面體形；sp³雜化；
（2）由流程圖可知向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時(shí)生成白色沉淀，根據(jù)所給沉淀的化學(xué)式書寫離子方程式，所以離子方程式為：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
故答案為：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
（3）①a．氨氣極易溶于水，是因?yàn)镹H₃分子和H₂O分子之間形成2種不同的氫鍵，N與H，O與H之間，故a錯(cuò)誤；
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣是三角錐型，水是角形，氨氣分子的鍵角大于水分子的鍵角，故b 錯(cuò)誤；
c． Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵，硫酸根離子與配離子之間是離子鍵，N與H之間是共價(jià)鍵，氨氣與銅離子之間是配位鍵，故c正確；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負(fù)性最大的是氧元素，故d錯(cuò)誤，
故答案為：c；
②根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
故答案為：乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
（4）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12；由圖可知，立方體的面的對(duì)角線長(zhǎng)是4r，所以立方體的棱長(zhǎng)a=2$\sqrt{2}$r，1個(gè)Cu的體積是$\frac{4}{3}$πr³，晶胞中Cu原子的個(gè)數(shù)是4個(gè)，所以晶體的空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{{a}^{3}}$=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（2\sqrt{2}r）^{3}}$×100%=74.76%．
故答案為：12；$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{{a}^{3}}$=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（2\sqrt{2}r）^{3}}$×100%=74.76%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析，浸提結(jié)構(gòu)的堆積方式和利用率的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．