Question

（物质结构与性质）新型节能材料高温超导体的最先突破是在1987年从新的钇钡铜氧材料的研究开始的．在制备钇钡铜氧高温超导体的同时，偶然得到了副产品--紫色的硅酸铜钡．凑巧的是，后者正是发现于中汗代器物上的被称为“汗紫”的颜料，还发现于秦俑彩绘．
钇钡铜氧的晶胞结构如图．研究发现，此高温超导体中的铜元素有两种价态，+2价和+3价．
（1）给出铜在周期表中的位置（周期和族）______
（2）写出Cu³⁺的核外电子排布：______
（3）根据图示晶胞结构，推算晶体中Y，Cu，Ba和O原子个数比，确定其化学式为：______
（4）根据（3）所推出的化合物的组成，计算出其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元素的化合价为Y³⁺、Ba²⁺），最后计算化合物中这两种价态Cu原子个数比为：______．
（5）在硫酸铜溶液中通入过量的氨气，小心蒸发，最终得到的[Cu（NH₃）₄]SO₄晶体中含有的化学键除了普通共价键外，还有______和______．

Answer 1

【答案】分析：（1）Cu的原子序数为29，根据原子核外电子排布可判断元素所在周期表中的位置；
（2）根据铜原子的电子排布式可写出失去3个电子后Cu³⁺的电子排布式；
（3）利用均摊法计算晶胞的结构；
（4）利用化合价代数和为0计算；
（5）[Cu（NH₃）₄]SO₄晶体中，）[Cu（NH₃）₄]²⁺与SO₄^2-之间为离子键，Cu²⁺与NH₃之间为配位键．
解答：解：（1）Cu的原子序数为29，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，应位于周期表第四周期，IB族，
故答案为：第四周期，IB族；
（2）Cu的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去3个电子后，Cu³⁺的电子排布式为[Ar]3d⁸ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，
故答案为：[Ar]3d⁸ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d ⁸；
（3）由晶胞结构示意图可知，晶胞中，有1个Y³⁺，2个Ba²⁺位于晶胞内部，则平均一个晶胞含有：1个Y³⁺，2个Ba²⁺，
铜离子（二价和三价）位于顶点和棱的位置，则共含有铜离子个数为：8×+8×=3，
O^2-位于棱以及面心位置，处于棱上的氧离子共有12个，处于面心的氧离子共有8个，则平衡1个晶胞含有氧离子的个数为：12×+8×=7，则化学式为YBa₂Cu₃O₇，
故答案为：YBa₂Cu₃O₇；
（4）根据化合价代数和为0可知，Cu的平均化合价为+=+，
设晶胞平均含有x个Cu²⁺，ygCu³⁺，
则有：
解之得x=2，y=1，
所以：Cu²⁺：Cu³⁺=2：1，
故答案为：Cu²⁺：Cu³⁺=2：1；
（5）[Cu（NH₃）₄]SO₄晶体中，）[Cu（NH₃）₄]²⁺与SO₄^2-之间为离子键，Cu²⁺与NH₃之间为配位键，
故答案为：离子键，配位键．
点评：本题考查较为综合，涉及元素在周期表位置的推断、电子排布式的书写、晶胞的计算以及化学键类型的判断，题目难度中等，本题中注意电子排布式的书写以及晶胞的计算方法，为中学阶段常考查内容．