Question

【化学--选修3物质结构与性质】（15分）
铜、铁都是日常生活中常见的金属，它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。
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：

①Cu²⁺的价电子排布图                ; NH₄CuSO₃中N、O、S三种元素的第一电离能由大到小顺序为_______________________(填元素符号)。
②的空间构型为_____________，离子中心原子的杂化方式为           。
（2）请写出向Cu(NH₃)₄SO₄水溶液中通入SO₂时发生反应的离子方程式：           。
（3）某学生向CuSO₄溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，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。
①下列说法正确的是        
a．氨气极易溶于水，是因为NH₃分子和H₂O分子之间形成3种不同的氢键
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角
c．Cu(NH₃)₄SO₄所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d．Cu(NH₃)₄SO₄组成元素中电负性最大的是氮元素
②请解释加入乙醇后析出晶体的原因                     ．
（4）Cu晶体的堆积方式如图所示，设Cu原子半径为r,
晶体中Cu原子的配位数为_______，晶体的空间利用率
为                           （  ,列式并计算结果）。

Answer 1

（15分）
（1）①       
N>O>S　（1分）
②正四面体形（1分）sp³杂化（1分）
（2） 2Cu(NH₃)₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-（2分）
（3）①   c（1分） 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（2分）　
（4）12 （2分）           
 或  或 ( 或 74．8％，列式2分，结果1分，共3分)

试题分析：（1）①Cu²⁺的价层电子数是9个，所以Cu²⁺的价电子排布图为；N、O、S三种元素中由于N原子的2p轨道是半充满状态，所以第一电离能最大；同主族元素，随电子层数的增多，第一电离能逐渐减小，所以3种元素的第一电离能由大到小顺序为N>O>S
②SO₄^2-的价层电子对数=4+1/2(6+2-4×2)=4，所以空间构型为正四面体型；SO₃^2-离子的价层电子对数=3+1/2(6+2-3×2)=4，所以中心原子的杂化方式为sp³杂化；
（2）由流程图可知向Cu(NH₃)₄SO₄水溶液中通入SO₂时生成白色沉淀，根据所给沉淀的化学式书写离子方程式，所以离子方程式为2Cu(NH₃)₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
（3）①a．氨气极易溶于水，是因为NH₃分子和H₂O分子之间形成2种不同的氢键，N与H，O与H之间，错误；b．NH₃分子和H₂O分子，分子空间构型不同，氨气是三角锥型，水是角形，氨气分子的键角大于水分子的键角，错误；c． Cu(NH₃)₄SO₄所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键，硫酸根离子与配离子之间是离子键，N与H之间是共价键，氨气与铜离子之间是配位键，正确；d． Cu(NH₃)₄SO₄组成元素中电负性最大的是氧元素，错误，答案选c；
②根据相似相容原理，极性分子易溶于极性溶剂，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；
（4）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，所以配位数是12；由图可知，立方体的面的对角线长是4r，所以立方体的棱长a=2r，1个Cu的体积是4/3πr³,晶胞中Cu原子的个数是4个，所以晶体的空间利用率为4×4/3πr³/a³=．