Question

【题目】铜、铁都是日常生活中常见的金属，它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途． 请回答以下问题：
（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如图1：
①Cu2+的价电子排布图； NH4CuSO3中N、O、S三种元素的第一电离能由大到小顺序为（填元素符号）．
②SO42﹣的空间构型为 ， SO32﹣离子中心原子的杂化方式为 ．
（2）请写出向Cu（NH3）4SO4水溶液中通入SO2时发生反应的离子方程式．
（3）某学生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出SO4H2O晶体． ①下列说法正确的是
a．氨气极易溶于水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键
b．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角
c．Cu（NH3）4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d．Cu（NH3）4SO4组成元素中电负性最大的是氮元素
②请解释加入乙醇后析出晶体的原因．
（4）Cu晶体的堆积方式如图2所示，设Cu原子半径为r，晶体中Cu原子的配位数为，晶体的空间利用率为（列式）．

Answer 1

【答案】
（1）；N＞O＞S；正四面体形；sp3杂化
（2）2Cu（NH3）42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42﹣
（3）c；乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度
（4） = ×100%=74.76%
【解析】解：（1）①Cu2+的价层电子数是9个，所以Cu2+的价电子排布图为 ；N、O、S三种元素中由于N原子的2p轨道是半充满状态，所以第一电离能最大；同主族元素，随电子层数的增多，第一电离能逐渐减小，所以3种元素的第一电离能由大到小顺序为：N＞O＞S；所以答案是： ；N＞O＞S；②SO42﹣的价层电子对数=4+ （6+2﹣4×2）=4，所以空间构型为正四面体型；SO32﹣离子的价层电子对数=3+ （6+2﹣3×2）=4，所以中心原子的杂化方式为sp3杂化；所以答案是：正四面体形；sp3杂化；（2）由流程图可知向Cu（NH3）4SO4水溶液中通入SO2时生成白色沉淀，根据所给沉淀的化学式书写离子方程式，所以离子方程式为：2Cu（NH3）42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42﹣；所以答案是：2Cu（NH3）42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42﹣；（3）①a．氨气极易溶于水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成2种不同的氢键，N与H，O与H之间，故a错误；b．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气是三角锥型，水是角形，氨气分子的键角大于水分子的键角，故b 错误；c． Cu（NH3）4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键，硫酸根离子与配离子之间是离子键，N与H之间是共价键，氨气与铜离子之间是配位键，故c正确；d． Cu（NH3）4SO4组成元素中电负性最大的是氧元素，故d错误，所以答案是：c；②根据相似相容原理，极性分子易溶于极性溶剂，乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度；所以答案是：乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度；（4）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，所以配位数是12；由图可知，立方体的面的对角线长是4r，所以立方体的棱长a=2 r，1个Cu的体积是 πr3 ， 晶胞中Cu原子的个数是4个，所以晶体的空间利用率为 = ×100%=74.76%．所以答案是：12； = ×100%=74.76%．