Question

我国具有悠久的历史,在西汉就有湿法炼铜(Fe＋CuSO₄＝Cu＋FeSO₄)，试回答下列问題。

(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)已知[Cu(NH₃)₄]SO₄是一种配合物。

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____________________。

②NH₃、H₂O、HF的沸点由高到低为_________________。

(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2957 kJ/mol、5290 kJ/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d g/cm³，阿伏加徳罗常数值为N_A，则该晶胞的棱长为__________nm。

Answer

1 O＞S＞H 共价键、配位键、离子键 sp3杂化 H2O＞HF＞NH3 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 ×107

【解析】

Cu是29号元素，Cu原子失去最外层1个4s电子和次外层的1个3d电子形成Cu2+。根据构造原理可得Cu2+的核外电子排布式；元素的非金属性越强电负性越大；

(2)①[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2+与SO42-形成离子键，[Cu(NH3)4]2+中铜离子与氨分子之间形成配位键，氨分子中N原子与H原子之间形成共价键；先计算SO42-中心原子S的孤电子对数和杂化轨道数目，然后利用价层电子对数目判断；

②分子之间形成氢键会使其沸点升高；

(3)铁铜合金晶体属于金属晶体；Fe原子失去3个电子形成3d5半充满稳定结构，再失去1个电子需要的能量较多；

(4)①均摊法计算晶胞中Au、Cu原子数目，确定化学式；

②根据晶胞中含有的各种元素的原子个数计算晶胞质量，再根据ρ=计算，求晶胞参数。

(1)Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，3d轨道上有1个未成对电子，其余电子均形成了电子对，因此Cu2+核外只有1个未成对电子；元素的非金属性越强，其电负性越大，由于元素的非金属性：O＞S＞H，故元素的电负性由大到小顺序为：O＞S＞H；

(2)①[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2+与SO42-形成离子键，[Cu(NH3)4]2+中铜离子与氨分子之间形成配位键，氨分子中N原子与H原子之间形成共价键，所以[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型为离子键、共价键、配位键；[Cu(NH3)4]2+的结构简式为：；

SO42-中心原子S的孤电子对数==0，杂化轨道数目=0+4=4，所以S原子采取sp3杂化；

②NH3、H2O、HF分子之间都存在氢键，氢键的产生，增加了分子之间的吸引力，使物质熔沸点升高。由于H2O分子之间氢键数目多、氢键强，其熔沸点最高，HF分子之间的氢键比NH3分子间的氢键强，则NH3、H2O、HF的沸点由高到低为：H2O＞HF＞NH3；

(3)铁铜合金晶体属于金属晶体；Fe是26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2，Fe的第三电离能是失去3d6的1个电子需要的能量，而第四电离能是失去3d5的1个电子需要的能力，由于3d5为半充满稳定结构，再失去1个电子需要的能量较多，故铁的第四(I4)电离能远大于第三(I3)电离能；

(4)①晶胞中Au原子数目=8×=1，Cu原子数目=6×=3，故化学式为AuCu3或写为Cu3Au；

②晶胞质量m= g，晶胞密度为d g/cm3，则晶胞参数L= cm=×107 nm。