Question

【题目】[化学一选修3:物质结构与性质]我国具有悠久的历史，在西汉就有湿法炼铜(Fe+CuSO4=Cu+FeSO4),试回答下列问题。

(1)Cu2+的未成对电子数有______个，H、O、S电负性由大到小的顺序为_______。

(2)在硫酸铜溶液中滴加过量氨水可形成[Cu(NH3)4]SO4蓝色溶液。

①[Cu(NH3)4]SO4中化学键类型有_______，[Cu(NH3)4]2+的结构简式为_______，阴离子中心原子杂化类型为______。

②氨的沸点远高于膦(PH3)，原因是______________。

(3)铁铜合金晶体类型为_____；铁的第三(I3)和第四(I4)电离能分别为2957kJ/mol、5290kJ/mol，比较数据并分析原因________________。

(4)金铜合金的一种晶体结构为立方晶型，如图所示。

①该合金的化学式为____；

②已知该合金的密度为dg/cm3,阿伏加德罗常数值为NA，两个金原子间最小间隙为apm(1pm=10-10cm)。则铜原子的半径为_______cm(写出计算表达式)。

Answer 1

【答案】 1 O、S、H 共价键、配位键、离子键 sp3杂化 氨分子间存在氢键 金属晶体 基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,失去3个电子后核外电子呈半充满稳定状态,因此I4远大于I3 AuCu3(或Cu3Au)

【解析】（1）Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu2+的外围电子排布式为3d9，所以有1个未成对电子；同一主族，自上而下元素电负性递减，电负性O＞S，H元素与O、S元素化合时，H元素表现正化合价，所以H元素的电负性比O、S元素的小，故电负性O＞S＞H。

（2）①SO42-、NH3中是以共价键结合形成的，（Cu(NH3)4)2+和SO42-之间结合的是离子键，配合物中Cu2+和（NH3)4(4个氨分子)以配位键结合，故[Cu(NH3)4]SO4中化学键类型有：共价键、离子键、配位键；[Cu(NH3)4]2+中Cu2+和（NH3)4(4个氨分子)以配位键结合，所以结构简式为：；中心原子的孤对电子数= (a-xb)，公式中a为中心原子的价电子数，对于主族元素即为其中心原子的最外层电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，其余为8-最外层电子数，硫酸根离子中，价层电子对数=σ键个数+ (a-xb)=4+ (6+2-4×2)=4，所以采取sp3杂化。②氨分子间存在氢键，分子间作用力强，所以氨的沸点高于膦(PH3)。

（3）铁和铜属于金属，所以铁铜合金晶体是由金属键形成的晶体，属于金属晶体；因为基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,根据洪特规则，原子轨道处于全充满、半充满或全空时，原子处于较低的能量状态，所以失去3个电子后核外电子呈半充满稳定状态，因此I4远大于I3。

(4)①根据均摊法计算，晶胞中金原子个数为8×＝1，铜原子的个数为6×＝3，则金和铜的原子个数比为1∶3，该合金的化学式为AuCu3(或Cu3Au)。②合金的密度为dg·cm-3，晶胞质量为： g=g，设晶胞边长为a，则晶胞体积为a3，根据密度=质量÷体积，则a＝cm，该晶胞结构侧面可用如图表示：，中间为铜原子，周围是金原子，晶胞边长是cm，两个金原子间最小间隙为apm(1pm=10-10cm)，即a×10-10cm，则金原子半径为： (-a×10-10)cm，设铜原子半径为r，则在等腰直角三角形中：2()2=[2r+2× (-a×10-10)]2，所以×=2r+(-a×10-10)，解得r=（×+5a×10-11）cm。