Question

18．銅單質及其化合物在很多領域有重要用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑．
（1）Cu位于元素周期表第四周期第ⅠB 族．Cu²⁺的核外電子排布式為[Ar]3d⁹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
（2）如圖1是銅的某種氧化物的晶胞結構示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個數為4．
（3）膽礬CuSO₄•5H₂O可寫成[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O，其結構示意圖如圖2：下列說法正確的是BD （填字母）．
A．在上述結構示意圖中，所有氧原子都采用sp³雜化
B．在上述結構示意圖中，存在配位鍵、共價鍵和離子鍵
C．膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵
D．膽礬中的水在不同溫度下會分步失去
（4）往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺配離子．已知NF₃與NH₃的空間構型都是三角錐形，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是：F的電負性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子
（5）Cu₂O的熔點比Cu₂S的高（填“高”或“低”），請解釋原因：Cu₂O與Cu₂S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O^2-半徑比S^2-半徑小，所以Cu₂O的晶格能更大，熔點更高．
（6）S單質的常見形式為S₈，其環狀結構如圖3所示，S原子采用的軌道雜化方式是sp³ _
（7）原子的第一電離能是指氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一電離能由大到小的順序為O＞S＞Se；

Answer 1

分析 （1）根據Cu的電子排布式書寫Cu²⁺離子的電子排布式；
（2）利用均攤法分析晶胞的結構；
（3）根據結構示意圖中所有氧原子都是飽和氧原子，存在O→Cu配位鍵，H-O、S-O共價鍵和Cu、O離子鍵，膽礬屬于離子晶體以及膽礬晶體中水兩類，一類是形成配體的水分子，一類是形成氫鍵的水分子等角度分析；
（4）根據電負性的角度分析；
（5）從影響離子晶體熔沸點高低的角度分析；
（6）根據圖片知，每個S原子含有2個σ鍵和2個孤電子對，根據價層電子對互斥理論確定S原子雜化方式；
（7）根據同一主族元素的第一電離能遞變規律判斷．

解答 解：（1）Cu（電子排布式為：[Ar]3d¹⁰4s¹）Cu²⁺的過程中，參與反應的電子是最外層的4s及3d上各一個電子，故Cu²⁺離子的電子排布式是為：[Ar]3d⁹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，
故答案為：[Ar]3d⁹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；
（2）從圖中可以看出陰離子在晶胞有四類：頂點（8個）、棱上（4個）、面上（2個）、體心（1個），根據立方體的分攤法，可知該晶胞中陰離子數目為：8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{4}$+2×$\frac{1}{2}$+1=4，
故答案為：4；
（3）A．氧原子并不都是sp3雜化，該結構中的氧原子部分飽和，部分不飽和，雜化方式不同．從現代物質結構理論出發，硫酸根離子中S和非羥基O之間除了形成1個σ鍵之外，還形成了反饋π鍵．形成π鍵的電子不能處于雜化軌道上，O必須保留未經雜化的p軌道，就不可能是sp3雜化，故A錯誤；
B．在上述結構示意圖中，存在O→Cu配位鍵，H-O、S-O共價鍵和Cu、O離子鍵，故B正確；
C．膽礬是五水硫酸銅，膽礬是由水合銅離子及硫酸根離子構成的，屬于離子晶體，故C錯誤；
D．由于膽礬晶體中水兩類，一類是形成配體的水分子，一類是形成氫鍵的水分子，結合上有著不同，因此受熱時也會因溫度不同而得到不同的產物，故D正確；
故答案為：BD；
（4）N、F、H三種元素的電負性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對偏向N，而在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，所以NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，
故答案為：F的電負性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子；
（5）由于氧離子的離子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu₂O的熔點比Cu₂S的高．
故答案為：高；Cu₂O與Cu₂S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O^2-半徑比S^2-半徑小，所以Cu₂O的晶格能更大，熔點更高；
（6）根據圖片知，每個S原子含有2個σ鍵和2個孤電子對，所以每個S原子的價層電子對個數是4，則S原子為sp³雜化，
故答案為：sp³；
（7）同主族元素從上到下，原子半徑越來越大，原子核對核外電子的吸引力越來越弱，第一電離能逐漸減小，
故答案為：O＞S＞Se．

點評 本題考查位置、結構與性質關系的綜合應用，題目難度中等，涉及常見元素核外電子排布、電負性概念、常見軌道雜化類型、以及離子晶體的晶胞結構、化學鍵、物質性質、配合物成鍵狀況等知識，學習中注意加強對晶胞以及晶體結構的分析．