Question

銅在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁，廣泛地應用于電氣、機械制造、國防等領域．請回答下列問題：
（1）青銅的主要組成元素是銅元素和錫元素，請寫出錫原子的價電子排布式

 

．
（2）向硫酸銅溶液里滴加氨水至過量，再加入乙醇，析出晶體，此物質中含有的化學鍵類型為

 

，SO^2-₄的立體構型是

 

，其中S原子的雜化軌道類型是

 

．
（3）N、O、F三種元素的電負性由大到小的順序為

 

，Cu₂O的熔點高于Cu₂S，請解釋原因

 

．
（4）金屬銅單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應，反應的化學方應程式為

 

．
（5）用晶體的x射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數．對金屬銅的測定得到以下結果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361pm．又知銅的密度為9.00g．cm^-3，據此計算阿伏加德羅常數為

 

[列式并計算，結果用科學記數法表示，保留兩位小數，己知Ar（Cu）=63.6]．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,銅金屬及其重要化合物的主要性質

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）錫與碳是同主族元素，所以價電子數相同，是第五周期元素，價電子排布在5s5p軌道上；
（2）向硫酸銅溶液里滴加氨水至過量，再加入乙醇，析出[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O晶體，陰陽離子存在離子鍵，非金屬元素間易形成共價鍵，配合物中存在配位鍵；根據價層電子對互斥理論確定離子的立體構型，通過中心原子的價電子對數的計算確定原子的雜化方式；
（3）在同一周期從左到右電負性遞增，離子晶體中離子半徑越小，晶格能越大，熔點越高，據此答題；
（4）氨水、過氧化氫和銅單獨不反應，而同時混合能反應，說明兩者能互相促進，這是兩種物質共同作用的結果：其中過氧化氫為氧化劑，氨與Cu²⁺形成配離子，兩者相互促進使反應進行，根據電荷守恒，還有氫氧根離子生成；
（5）根據銅摩爾質量=摩爾體積×密度計算．

解答： 解：（1）錫與碳是同主族元素，所以價電子數相同，是第五周期元素，價電子排布在5s5p軌道上，價電子排布式為5s²5p²，故答案為：5s²5p²；
（2）向硫酸銅溶液里滴加氨水至過量，再加入乙醇，析出[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O晶體，[Cu（NH₃）₄]SO₄中硫酸根離子和[Cu（NH₃）₄]²⁺存在離子鍵，N原子和銅原子之間存在配位鍵，NH₃中H和N之間存在共價鍵，所以[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化學鍵有共價鍵、離子鍵、配位鍵；SO^2-₄中硫原子的價電子對數為

6+2

2

=4，無孤對電子，所以S原子的雜化軌道類型sp³雜化，SO^2-₄的立體構型是正四面體，
故答案為：共價鍵、離子鍵、配位鍵；正四面體；sp³雜化；
（3）在同一周期從左到右電負性遞增，所以N、O、F三種元素的電負性由大到小的順序為F＞O＞N；離子晶體中離子半徑越小，晶格能越大，熔點越高，Cu₂O和Cu₂S為離子晶體，氧離子的半徑小于硫離子，所以Cu₂O中陰陽離子的核間距小于Cu₂S，所以晶格能大，所以熔點高，
故答案為：F＞O＞N；Cu₂O和Cu₂S為離子晶體，氧離子的半徑小于硫離子，所以Cu₂O中陰陽離子的核間距小于Cu₂S，所以晶格能大，所以熔點高；
（4）氨水、過氧化氫和銅單獨不反應，而同時混合能反應，說明兩者能互相促進，是兩種物質共同作用的結果：其中過氧化氫為氧化劑，氨與Cu²⁺形成配離子，兩者相互促進使反應進行，方程式可表示為：Cu+H₂O₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]（OH）₂，故答案為：Cu+H₂O₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]（OH）₂；
（5）銅的晶胞為面心立方最密堆積，一個晶胞能分攤到4個Cu原子；1pm=10^-10cm，故一個晶胞的體積為（361×10^-10）³=4.7×10^-23cm³；
晶胞的質量=體積×密度，一個晶胞的質量為4.7×10^-23cm³×9.00g?cm^-3=4.23×10^-22g；
在一個體心晶胞含4個銅原子，故銅的摩爾質量=

1

4

×晶胞質量×N_A，由Ar（Cu）=63.6g?mol^-1×N_A，得N_A=6.01×10²³mol^-1，
故答案為：6.01×10²³mol^-1．

點評：本題主要考查了原子核外電子排布、配合物的結構、晶體的性質、晶胞的計算等知識，綜合性較強，中等難度．