Question

10．銅、鐵都是日常生活中常見的金屬，它們的單質及26．其化合物在科學研究和工農業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，其制備方法如圖：

（1）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N＞O＞S（填元素符號）．
②SO₄^2-的空間構型為正四面體形，SO₃^2-離子中心原子的雜化方式為sp³雜化．
（2）請寫出向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時發生反應的離子方程式：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-．
（3）某學生向CuSO₄溶液中加入少量氨水生成藍色沉淀，繼續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c
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）FeO晶胞結構如右圖所示，FeO晶體中Fe²⁺配位數為6，若該晶胞邊長為acm，則該晶體密度為$\frac{288}{{a}^{3}．{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）①Cu²⁺的價層電子數是9個，所以Cu²⁺的價電子為3d⁹；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態，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；
②SO₄^2-的價層電子對數=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4；SO₃^2-離子的價層電子對數=3+$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=4；
（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；
（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；
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；
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；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負性最大的是氧元素；
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）以亞鐵離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，從而確定亞鐵離子配位數；由圖可知，該晶胞中亞鐵離子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧離子個數=1+12×$\frac{1}{4}$=4，
設晶胞邊長為a cm，晶胞體積為a³cm³，結合ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（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，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；
故答案為：，N＞O＞S；
②SO₄^2-的價層電子對數=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4，所以空間構型為正四面體型；SO₃^2-離子的價層電子對數=3+$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=4，所以中心原子的雜化方式為sp³雜化；
故答案為：正四面體形；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⁺+SO₄^2-；
故答案為：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
（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，故a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，故b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，故c正確；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負性最大的是氧元素，故d錯誤，
故答案為：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；
故答案為：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）以亞鐵離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，可知亞鐵離子配位數為$\frac{3×8}{4}$=6；由圖可知，該晶胞中亞鐵離子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧離子個數=1+12×$\frac{1}{4}$=4，
設晶胞邊長為a cm，晶胞體積為a³cm³，則ρ=$\frac{\frac{72g/mol×4}{{N}_{A}}}{{a}^{3}c{m}^{3}}$=$\frac{288}{{a}^{3}．{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：6；$\frac{288}{{a}^{3}．{N}_{A}}$g/cm³．

點評 本題考查制備實驗及晶胞計算，為高頻考點，把握物質結構與性質、晶胞計算方法等為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，題目難度不大．