Question

20．目前半導體生產(chǎn)展開了一場“銅芯片”革命--在硅芯片上用銅代替鋁布線，古老的金屬銅在現(xiàn)代科技應用上取得了突破，用黃銅礦（主要成分為CuFeS₂）生產(chǎn)粗銅，其反應原理如下：
CuDeSO₂$→_{800℃}^{O_{2}}$Cu₂S$→_{①}^{O_{2}，△}$Cu₂O$→_{②}^{Cu_{2}S，△}$Cu→CuSO₄
（1）基態(tài)銅原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹，硫、氧元素相比，第一電離能較大的元素是O（填元素符號）．
（2）反應①、②中均生成有相同的氣體分子，該分子的中心原子雜化類型是sp²，其立體結(jié)構(gòu)是V形．
（3）某學生用硫酸銅溶液與氨水做了一組實驗：CuSO₄溶液$\stackrel{氨水}{→}$藍色沉淀$\stackrel{氨水}{→}$沉淀溶解，得到深藍色透明溶液．寫出藍色沉淀溶于氨水的離子方程式Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；深藍色透明溶液中的陽離子（不考慮H⁺）內(nèi)存在的全部化學鍵類型有共價鍵、配位鍵．
（4）銅是第四周期最重要的過渡元素之一，其單質(zhì)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最密堆積；銅的某種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，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的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{288}{d•{N}_{A}}}$×10¹⁰pm．（（用含d和N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）Cu位于第四周期ⅤⅡB族，是29號元素，基態(tài)銅原子的價電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；同主族元素第一電離能自上而下逐漸減��；
（2）由（1）分析知反應①②生成的相同氣體分子是SO₂，SO₂中價層電子對個數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，且含有一個孤電子對，所以其空間構(gòu)型是V型，S原子采用sp²雜化；
（3）硫酸銅溶液與氨水生成氫氧化銅，氫氧化銅溶于過量的氨水，形成[Cu（NH₃）₄]²⁺離子，離子中存在共價鍵、配位鍵；
（4）銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積，由均攤法計算氧化亞銅晶胞中Cu原子和O原子的數(shù)目，根據(jù)密度計算公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出體積，再計算銅原子與氧原子之間的距離即可．

解答 解：（1）Cu位于第四周期ⅤⅡB族，是29號元素，基態(tài)銅原子的價電子排布式為3d¹⁰4s¹；同主族元素第一電離能自上而下逐漸減小，所以第一電離能較大的是氧；
故答案為：3d¹⁰4s¹；O；
（2）由（1）分析知反應①②生成的相同氣體分子是SO₂，SO₂中價層電子對個數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，所以S原子采用sp²雜化，由于含有一個孤電子對，其空間構(gòu)型是V型；
故答案為：sp²；V型；
（3）硫酸銅溶液與氨水生成氫氧化銅藍色沉淀，氫氧化銅溶于過量的氨水，形成[Cu（NH₃）₄]²⁺離子，藍色沉淀溶于氨水的離子方程式為Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，深藍色透明溶液中的陽離子（不考慮H⁺）內(nèi)存在的全部化學鍵類型有共價鍵、配位鍵，
故答案為：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；共價鍵、配位鍵；
（4）銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積，在銅的某種氧化物晶胞中，O原子在晶胞的頂點和體心，故O原子數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+1=2，Cu原子全部在體心，故Cu原子數(shù)=4，即一個氧化亞銅晶胞中有2個O原子和4個Cu原子，根據(jù)密度計算公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，體積V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{288}{{N}_{A}}}oywwyoy$=$\frac{288}{d•{N}_{A}}$cm³，所以晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{288}{d•{N}_{A}}}$cm，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中銅原子與氧原子之間的距離晶胞邊長的$\frac{\sqrt{3}}{4}$，所以該晶胞中銅原子與氧原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{d•{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{288}{d•{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，

故答案為：面心立方最密堆積；$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{288}{d•{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點評 本題主要考查了晶胞的計算、核外電子排布、雜化軌道方式以及分子構(gòu)型和配合物的內(nèi)容，綜合性較強，難度中等，利用均攤法計算晶胞的組成．