Question

铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途。请回答以下问题：

（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：

①NH₄CuSO₃中金属阳离子的核外电子排布式为______。N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为______________(填元素符号)。

②SO₄^2－的空间构型为________，与SO₄^2－互为等电子体的有机分子的化学式为_________。

（2）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验，CuSO₄溶液中加氨水生成蓝色沉淀，再加氨水沉淀溶解，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[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O晶体，请解释加入乙醇后析出晶体的原因_______________；在该晶体中存在的化学键的种类有_____________。

（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构(如图所示)，a位置上Cl原子的杂化轨道类型为________。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl₃，则另一种化合物的化学式为____________。

（4）用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数的值。对金属铜的测定得到以下结果：铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 g·cm^－3，则铜原子的直径约为__________pm，求算阿伏加德罗常数的表达式为________。

Answer

（1）①1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)； N>O>S ②正四面体形 CCl4

（2）乙醇分子比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度；

离子键、配位键、共价键 （3）sp3杂化； K2CuCl3 （4）361/pm； 4×64/[9×(3.61×10－8)3]

【解析】

试题分析：（1）①NH4CuSO3中金属阳离子Cu＋，铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；元素周期律中，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅡA和第ⅢA、第ⅤA和第ⅥA互换，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以其第一电离能大小为 N＞O＞S。

②SO42－离子中价层电子对数为4+ (6+2－4×2)=4，孤电子对数为0，所以是正四面体体型；原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，则与硫酸根互为等电子体的分子是CCl4；

（2）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；[Cu(NH3)4]SO4·H2O中硫酸根离子和[Cu(NH3)4]2+存在离子键，N原子和铜原子之间存在配位键，NH3中H和N之间存在共价键，所以[Cu(NH3)4]SO4·H2O中所含的化学键有共价键、离子键、配位键；

（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为sp3；一种化合物的化学式为KCuCl3，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl3原子团的化合价为-2，其化学式为：K2CuCl3；

（4）铜面心立方最密堆积，边长为361 pm，则铜原子的直径约为pm；根据晶胞的边长a=361pm=3.61×10-8cm，其体积为（3.61×10-8cm）3；晶胞的质量=9.00g·cm3×（3.61×10-8cm）3；晶胞中含有4个Cu原子，故64g·mol－1=×9.00g·cm3×（3.61×10-8cm）3×NA，解得NA=4×64/[9×(3.61×10－8)3]mol－1。

考点：考查电子排布式、分子的立体构型、杂化轨道类型、以及晶体结构分析等知识。