Question

4．一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O是一种重要的染料及农药中间体．请回答下列相关问题：
（1）Cu²⁺基态时的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
（2）NH${\;}_{4}^{+}$的立体构型是正四面体，其中心原子的杂化方式为sp³．
（3）[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O制备过程如下：
向CuSO₄溶液中逐滴加入氨水，刚开始时看到现象是出现蓝色沉淀；有关反应化学方程式为CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄；继续滴加氨水，又看到蓝色沉淀消失，变为深蓝色溶液；有关反应的离子方程式为Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；出现此种现象的原因是生成了[Cu（NH₃）₄]²⁺，写出该离子的结构简式（必须将配位键表示出来）；再加入无水酒精又看到的现象是
析出深蓝色晶体，无水酒精的作用是降低一水硫酸四氨合铜在水中的溶解度，便于结晶析出． 如果把酒精蒸汽通过盛有灼热氧化铜的直玻璃管，写出反应的化学方程式CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O．

Answer 1

分析 （1）Cu元素原子核外电子数为29，其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d¹⁰4s¹，Cu原子失去4s、3d能级的1个电子形成Cu²⁺；
（2）NH₄⁺中，N原子成4个N-H，采取sp³杂化，不含孤对电子，为正四面体结构；
（3）向CuSO₄溶液中逐滴加入氨水，刚开始时生成氢氧化铜沉淀，据此写出反应方程式并判断反应现象；继续滴加氨水，氢氧化铜溶解生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，则氢氧化铜蓝色沉淀消失，变为深蓝色溶液；[Cu（NH₃）₄]²⁺中铜离子含有空轨道、水分子中O原子含有孤电子对，二者形成配位键，配位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，据此画出其结构简式；乙醇能够降低一水硫酸四氨合铜在水中的溶解度，加入乙醇后会观察到析出深蓝色晶体；在加热条件下乙醇与氧化铜发生氧化还原反应生成乙醛、铜和水，据此写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）Cu元素原子核外电子数为29，其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu原子失去4s、3d能级的1个电子形成Cu²⁺，Cu²⁺的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；
（2）NH₄⁺中，N原子成4个N-H，采取sp³杂化，铵根离子中不含孤对电子，所以铵根离子为正四面体结构，
故答案为：正四面体；sp³；     
（3）向CuSO₄溶液中逐滴加入氨水，刚开始时生成氢氧化铜沉淀，反应方程式为：CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄，所以会看到出现蓝色沉淀；继续滴加氨水，氢氧化铜发生反应：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，则氢氧化铜蓝色沉淀消失，变为深蓝色溶液；[Cu（NH₃）₄]²⁺中铜离子含有空轨道、水分子中O原子含有孤电子对，二者形成配位键，配位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，则该配离子为；
由于乙醇能够降低一水硫酸四氨合铜在水中的溶解度，则加入乙醇后会观察到析出深蓝色晶体；
如果把酒精蒸汽通过盛有灼热氧化铜的直玻璃管，二者发生氧化还原反应，反应的化学方程式为：CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O，
故答案为：出现蓝色沉淀；CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄；蓝色沉淀消失，变为深蓝色溶液；Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；；析出深蓝色晶体；降低一水硫酸四氨合铜在水中的溶解度，便于结晶析出；CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O．

点评 本题考查了原子核外电子排布、配合物成键情况，题目难度中等，注意掌握原子核外电子派排布式书写方法，明确分析配合物成键情况的方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．