Question

金属铜是被人们认识和利用较早的金属之一，西汉《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜”的记载，“曾青”是CuSO₄溶液。回答下列问题：

（1）一些铜盐在灼烧时会产生特殊的颜色，原因是___。

（2）CuSO₄溶液中，金属阳离子的最高能层符号为___；其中未成对电子数为___。

（3）CuSO₄·5H₂O可写成[Cu(H₂O)₄SO₄]H₂O，其结构如图所示：

①[Cu(H₂O)₄]²⁺中O原子的杂化类型为___。1mol[Cu(H₂O)₄]²⁺中含有σ键的个数为___(N_A表示阿伏加德罗常数的值）。

②CuSO₄·5H₂O结构中含有的化学键的类型有___，所含元素的电负性大小顺序为___。

（4）金属铜的晶胞结构如图所示。

①该晶胞结构中含有由Cu原子构成的正八面体空隙和正四面体空隙，则正八面体空隙数和正四面体空隙数的比为___。

②科研发现硫化铜可以作为一种极为重要的P型半导体，其晶胞结构可以理解为铜晶胞中互不相邻的正四面体形成的空隙被S^2-占据，若该晶体的密度为ag·cm^-3，则两个最近的S^2-之间的距离为___pm(N_A表示阿伏加德罗常数的值）。

Answer

灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量 M 1 sp3 12NA 配位键、共价键和离子键 O＞S＞H＞Cu 1：2 ××1010

【解析】

（1）铜盐在灼烧时会产生特殊的颜色，这是由于金属的焰色反应导致的：灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量；

故答案为：灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量；

（2）CuSO4溶液中，金属阳离子的核外电子排布式为：，最高能层符号是M，3d有5个轨道，根据洪特规则和泡利不相容规则，一个轨道最多容纳2个电子，故有1个未成对电子；

故答案为：M；1；

（3）①[Cu(H2O)4]2+中O原子的杂化类型，可直接分析水中氧原子的杂化方式，根据公式计算，故氧原子采取sp3杂化；1mol[Cu(H2O)4]2+中，每摩尔水含2molσ键，氧和铜形成1mol配位键，故1mol[Cu(H2O)4]2+中含有σ键的个数为12NA；

故答案为：sp3；12NA；

②根据CuSO4·5H2O的结构图可知，4个水和铜形成配位键，由原子提供孤对电子，水与硫酸根均含共价键，硫酸铜还含有离子键，故CuSO4·5H2O结构中含有的化学键的类型有配位键、共价键和离子键；根据元素周期律可知，元素周期表越靠近右上位置，电负性越强，故CuSO4·5H2O所含元素的电负性大小顺序为O＞S＞H＞Cu；

故答案为：配位键、共价键和离子键；O＞S＞H＞Cu；

（4）①晶胞中共有同一顶点的3个面心的微粒与顶点微粒形成正四面体，晶胞中正四面体数目为8；面心位置6个微粒围成正八面体，将晶胞补全可知共用1条棱的4个面心与该棱顶点微粒也围成正八面体，而这样的正八面体为4个晶胞共有，晶胞单独占有正八面体数目 ，故晶体中正八面体和正四面体空隙数的比值为；

②该硫化铜（CuS）晶体中，硫离子位于8个顶点和6个面心，故1个晶胞中硫离子数为：，铜离子个数也为4，则晶胞体积：（pm3），两个最近的S2-是位于顶点和面心的位置，则两个最近的S2-之间的距离为边长的倍，最近距离为：××1010；

故答案为××1010。