Question

1．某同學所做的有關銅元素的實驗流程如圖1：

（1）寫出基態(tài)銅原子的價電子排布式3d¹⁰4s¹，向深藍色溶液中加入適量乙醇，會析出深藍色晶體，該晶體中存在的化學鍵類型有共價鍵、離子鍵、配位鍵．
（2）寫出反應④的離子方程式Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（3）銅能與類鹵素（SCN）₂反應生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數(shù)目為5N_A；類鹵素（SCN）₂對應的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；寫出一種與SCN^-互為等電子體的分子CO₂（用化學式表示）．
（4）氨基乙酸銅的分子結構如圖2，碳原子的雜化方式為sp³、sp²．
（5）銅晶胞中，其晶體的堆積方式為面心立方最密堆積，一個晶胞中銅原子的數(shù)目為12，空間利用率為74%（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）Cu是29號元素，原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫銅的基態(tài)原子價電子電子排布式；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；
（2）氫氧化銅和氨水反應生成銅氨絡合離子和氫氧根離子；
（3）（SCN）₂的結構式為N≡C-S-S-C≡N，根據(jù)[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，沸點較高；原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體；
（4）根據(jù)碳原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式；
（5）晶胞中Cu原子位于面心、頂點上，屬于面心立方最密堆積；以頂點Cu原子研究，與之相鄰的原子處于面心，每個頂點為8故晶胞共用，每個面心為2個晶胞共有，利用均攤法計算Cu原子配位數(shù)；設Cu原子半徑為d，利用均攤法計算晶胞中Cu原子數(shù)目，再計算晶胞中Cu原子總體積，晶胞棱長=4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2d}$d，可以計算晶胞體積，晶胞空間利用率=$\frac{原子總體積}{晶胞體積}$×100%．

解答 解：（1）Cu是29號元素，原子核外電子數(shù)為29，銅的基態(tài)原子價電子電子排布式3d¹⁰4s¹，；[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；
故答案為：3d¹⁰4s¹；共價鍵、離子鍵、配位鍵；
（2）反應④是氫氧化銅和氨水反應生成銅氨絡合離子和氫氧根離子，離子反應方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
（3）（SCN）₂的結構式為N≡C-S-S-C≡N，根據(jù)[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，（SCN）₂分子含有5個σ鍵，故1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數(shù)目為 5N_A，
由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸，一種與SCN^-互為等電子體的分子有CO₂等，原子數(shù)相同，價電子數(shù)均為16，
故答案為：5N_A；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；CO₂；
（4）氨基乙酸銅的分子中一種碳有碳氧雙鍵，碳的雜化方式為sp2雜化，另一種碳周圍都是單鍵，碳的雜化方式為sp3雜化，
故答案為：sp³、sp²；
（5）晶胞中Cu原子位于面心、頂點上，屬于面心立方最密堆積；
以頂點Cu原子研究，與之相鄰的原子處于面心，每個頂點為8故晶胞共用，每個面心為2個晶胞共有，故Cu原子配位數(shù)為$\frac{3×8}{2}$=12；
晶胞中Cu原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，設Cu原子半徑為d，則Cu原子總體積為4×$\frac{4}{3}$πd³，晶胞棱長=4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2d}$d，晶胞體積為（2$\sqrt{2d}$）³，晶胞空間利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π8o27kut^{3}}{（2\sqrt{2d}）^{3}}$×100%=74%，
故答案為：面心立方最密堆積；12；74%．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及晶體結構與性質(zhì)、核外電子排布、化學鍵、雜化軌道、晶胞計算等，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．