Question

[化學一選修3：物質結構與性質]
一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）（化學式為[Cu（NH₃）₄SO₄?H₂O]是一種重要的染料及農藥中間體．某學習小組以孔雀石（主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SO₂雜質）為原料制備該物質的流程如下圖：

請回答：
（1）沉淀A的晶體中最小環上的原子個數為

 

，氣體C分子中σ鍵和π鍵的個數比為

 

．
2）溶液D的溶質陰離子的空間構型為

 

，其中心原子的雜化軌道類型為

 

．
3）MgO的熔點高于CuO的原因為

 

．
4）畫出一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）中配離子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）的配位鍵

 

．
（5）濕法煉銅就是利用溶液D制得銅單質，銅單質晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，其晶胞如圖乙所示，原子之間相互位置關系的平面圖如圖丙所示．

①銅單質晶體中原子的堆積方式為

 

，晶胞中Cu原子的配位數為

 

．
若Cu原子半徑為acm，則Cu單質晶體的密度為

 

g/cm³（只列出計算式，阿伏加德羅常數的值為N_A）．

Answer 1

分析：孔雀石（主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂雜質）和稀硫酸反應生成硫酸銅、二氧化碳、硫酸鐵，二氧化硅不溶于稀硫酸，所以A是二氧化硅，B中含有硫酸鐵、硫酸銅，C是二氧化碳，B中加入氧化銅調節溶液的pH生成氫氧化鐵，則溶液中存在硫酸銅．
（1）在二氧化硅晶體結構中，每個硅原子結合4個氧原子，同時每個氧原子結合2個硅原子；二氧化碳分子中含有2個σ鍵和2個π鍵；
（2）溶液D的溶質陰離子為硫酸根離子，根據價層電子對互斥理論確定其空間構型和中心原子雜化方式；
（3）離子晶體的熔點與晶格能成正比，晶格能與電荷成正比，與離子半徑成反比；
（4）一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）中配離子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）中銅原子和氮原子形成4個配位鍵；
（5）①該類型為面心立方最密堆積；配位數=3×8×

1

2

=12；
②根據ρ=

m

V

計算．

解答：解：孔雀石（主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂雜質）和稀硫酸反應生成硫酸銅、二氧化碳、硫酸鐵，二氧化硅不溶于稀硫酸，所以A是二氧化硅，B中含有硫酸鐵、硫酸銅，C是二氧化碳，B中加入氧化銅調節溶液的pH生成氫氧化鐵，則溶液中存在硫酸銅，
（1）二氧化硅晶體結構中，每個硅原子結合4個氧原子原子，同時每個氧原子結合2個硅原子原子，最小的環上，有6個Si原子和6個O原子，所以一共12個原子；二氧化碳分子中含有2個σ鍵和2個π鍵，所以σ鍵和π鍵個數比為1：1，
故答案為：12；1：1；
（2）溶液D的溶質陰離子為硫酸根離子，SO₄^2-中價層電子對個數，4+

1

2

（6+2-4×2）=4，所以為正四面體結構，中心原子采用 sp³ 雜化，
故答案為：正四面體；sp³；
（3）離子晶體的熔點與晶格能成正比，晶格能與電荷成正比，與離子半徑成反比，氧化鎂的中鎂離子直徑小于銅離子，所以氧化鎂的晶格能大于氧化銅，則氧化鎂的熔點高，
故答案為：MgO的晶格能大；
（4）一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）中配離子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）中銅原子和氮原子形成4個配位鍵，其配位鍵表示為，
故答案為：；
（5）①根據圖片知，銅單質為面心立方最密堆積，銅原子配位數=3×8×

1

2

=12，
故答案為：面心立方最密堆積；12；
③Cu原子半徑為acm，則晶胞邊長=2

2

acm，晶胞體積V=（2

2

acm）³，每個晶胞中銅原子個數=8×

1

8

+6×

1

2

=4ρ=

m

V

=

M NA ×4

V

=

64 NA ×4

(2 2 a)3

g/cm³=

64×4

(2 2 a)3NA

g/cm³，
故答案為：

64×4

(2 2 a)3NA

．

點評：本題考查較綜合，涉及晶胞的計算、配位鍵、雜化方式的判斷、離子空間構型的判斷等知識點，根據價層電子對互斥理論確定雜化方式和離子空間構型，難點是晶胞的計算，注意晶胞的邊長不是銅原子直徑，為易錯點．