Question

【化學--選修3物質結構與性質】（15分）

銅、鐵都是日常生活中常見的金屬，它們的單質及其化合物在科學研究和工農業(yè)生產中具有廣泛用途。

請回答以下問題：

（1）超細銅粉可用作導電材料、催化劑等，其制備方法如下：

①Cu2+的價電子排布圖 ; NH4CuSO3中N、O、S三種元素的第一電離能由大到小順序為_______________________(填元素符號)。

②的空間構型為_____________，離子中心原子的雜化方式為 。

（2）請寫出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2時發(fā)生反應的離子方程式： 。

（3）某學生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍色沉淀，繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解，得到深藍色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體。

①下列說法正確的是

a．氨氣極易溶于水，是因為NH3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所含有的化學鍵有離子鍵、極性共價鍵和配位鍵

d．Cu(NH3)4SO4組成元素中電負性最大的是氮元素

②請解釋加入乙醇后析出晶體的原因 ．

（4）Cu晶體的堆積方式如圖所示，設Cu原子半徑為r,

晶體中Cu原子的配位數為_______，晶體的空間利用率

為 （ ,列式并計算結果）。

 

 

Answer 1

（15分）

（1）①

N>O>S　（1分）

②正四面體形（1分）sp3雜化（1分）

（2） 2Cu(NH3)42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42-（2分）

（3）① c（1分） ②乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質的溶解度（2分）　

（4）12 （2分）

或 或 ( 或 74．8％，列式2分，結果1分，共3分)

【解析】

試題分析：（1）①Cu2+的價層電子數是9個，所以Cu2+的價電子排布圖為；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為N>O>S

②SO42-的價層電子對數=4+1/2(6+2-4×2)=4，所以空間構型為正四面體型；SO32-離子的價層電子對數=3+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時生成白色沉淀，根據所給沉淀的化學式書寫離子方程式，所以離子方程式為2Cu(NH3)42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42-；

（3）①a．氨氣極易溶于水，是因為NH3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，錯誤；b．NH3分子和H2O分子，分子空間構型不同，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，錯誤；c． Cu(NH3)4SO4所含有的化學鍵有離子鍵、極性共價鍵和配位鍵，硫酸根離子與配離子之間是離子鍵，N與H之間是共價鍵，氨氣與銅離子之間是配位鍵，正確；d． Cu(NH3)4SO4組成元素中電負性最大的是氧元素，錯誤，答案選c；

②根據相似相容原理，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，所以配位數是12；由圖可知，立方體的面的對角線長是4r，所以立方體的棱長a=2r，1個Cu的體積是4/3πr3,晶胞中Cu原子的個數是4個，所以晶體的空間利用率為4×4/3πr3/a3=．

考點：考查電子排布圖的書寫，元素第一電離能的判斷，空間構型、雜化軌道的判斷，化學鍵類型的判斷，．離子方程式的書寫，晶胞的計算