Question

【題目】我國具有悠久的歷史,在西漢就有濕法煉銅(Fe＋CuSO4＝Cu＋FeSO4)，試回答下列問題。

(1)Cu2+的未成對電子數(shù)有_____個，H、O、S電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>______________________。

(2)已知[Cu(NH3)4]SO4是一種配合物。

①[Cu(NH3)4]SO4中化學(xué)鍵類型有______________，[Cu(NH3)4]2＋的結(jié)構(gòu)簡式為_________________。陰離子中心原子雜化類型為____________________。

②NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)由高到低為_________________。

(3)鐵銅合金晶體類型為________________；鐵的第三(I3)和第四(I4)電離能分別為2957 kJ/mol、5290 kJ/mol，比較數(shù)據(jù)并分析原因________________。

(4)金銅合金的一種晶體結(jié)構(gòu)為立方晶型，如圖所示。

①該合金的化學(xué)式為_______________。

②已知該合金的密度為d g/cm3，阿伏加徳羅常數(shù)值為NA，則該晶胞的棱長為__________nm。

Answer 1

【答案】1 O＞S＞H 共價鍵、配位鍵、離子鍵 sp3雜化 H2O＞HF＞NH3 金屬晶體 基態(tài)鐵原子的價電子排布式為3d64s2，失去3個電子后核外電子呈半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，因此I4遠(yuǎn)大于I3 AuCu3或Cu3Au ×107

【解析】

Cu是29號元素，Cu原子失去最外層1個4s電子和次外層的1個3d電子形成Cu2+。根據(jù)構(gòu)造原理可得Cu2+的核外電子排布式；元素的非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大；

(2)①[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2+與SO42-形成離子鍵，[Cu(NH3)4]2+中銅離子與氨分子之間形成配位鍵，氨分子中N原子與H原子之間形成共價鍵；先計算SO42-中心原子S的孤電子對數(shù)和雜化軌道數(shù)目，然后利用價層電子對數(shù)目判斷；

②分子之間形成氫鍵會使其沸點(diǎn)升高；

(3)鐵銅合金晶體屬于金屬晶體；Fe原子失去3個電子形成3d5半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再失去1個電子需要的能量較多；

(4)①均攤法計算晶胞中Au、Cu原子數(shù)目，確定化學(xué)式；

②根據(jù)晶胞中含有的各種元素的原子個數(shù)計算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=計算，求晶胞參數(shù)。

(1)Cu2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9，3d軌道上有1個未成對電子，其余電子均形成了電子對，因此Cu2+核外只有1個未成對電子；元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，由于元素的非金屬性：O＞S＞H，故元素的電負(fù)性由大到小順序?yàn)椋?/span>O＞S＞H；

(2)①[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2+與SO42-形成離子鍵，[Cu(NH3)4]2+中銅離子與氨分子之間形成配位鍵，氨分子中N原子與H原子之間形成共價鍵，所以[Cu(NH3)4]SO4中含有的化學(xué)鍵類型為離子鍵、共價鍵、配位鍵；[Cu(NH3)4]2+的結(jié)構(gòu)簡式為：；

SO42-中心原子S的孤電子對數(shù)==0，雜化軌道數(shù)目=0+4=4，所以S原子采取sp3雜化；

②NH3、H2O、HF分子之間都存在氫鍵，氫鍵的產(chǎn)生，增加了分子之間的吸引力，使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高。由于H2O分子之間氫鍵數(shù)目多、氫鍵強(qiáng)，其熔沸點(diǎn)最高，HF分子之間的氫鍵比NH3分子間的氫鍵強(qiáng)，則NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)由高到低為：H2O＞HF＞NH3；

(3)鐵銅合金晶體屬于金屬晶體；Fe是26號元素，基態(tài)鐵原子的價電子排布式為3d64s2，Fe的第三電離能是失去3d6的1個電子需要的能量，而第四電離能是失去3d5的1個電子需要的能力，由于3d5為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再失去1個電子需要的能量較多，故鐵的第四(I4)電離能遠(yuǎn)大于第三(I3)電離能；

(4)①晶胞中Au原子數(shù)目=8×=1，Cu原子數(shù)目=6×=3，故化學(xué)式為AuCu3或?qū)憺?/span>Cu3Au；

②晶胞質(zhì)量m= g，晶胞密度為d g/cm3，則晶胞參數(shù)L= cm=×107 nm。