Question

15．铜是过渡金属元素，可以形成多种化合物．
（1）铜基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹．
（2）Cu⁺与NH₃形成的配合物可表示成[Cu（NH₃）_n]⁺，该配合物中，Cu⁺的4s轨道及4p通过sp杂化接受NH₃提供的电子对．
[Cu（NH₃）_n]⁺ 中Cu⁺ 与n个氮原子的空间结构呈直线形，n=2．
（3）CuCl₂溶液与乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）可形成配离子[Cu（en）₂]²⁺（en是乙二胺的简写）：

请回答下列问题：
①乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp³杂化．
②配合物[Cu（en）₂]Cl₂中属于第二周期且第一电离能从大到小排列的是N＞C．
③乙二胺和三甲胺[N（CH₃）₃]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
④配合物[Cu（en）₂]Cl₂中不存在的作用力类型有E、F（填字母）．
A．配位键  B．极性键  C．离子键  D．非极性键  E．氢键  F．金属键
（4）向氯化铜溶液中通入足量的二氧化硫，生成白色沉淀M，M的结构单元如图所示．写出该反应的离子方程式2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，根据核外电子排布规律书写核外电子排布式；
（2）Cu⁺有2个空的sp杂化轨道，NH₃分子中的N原子有一孤电子对，进入Cu⁺空的sp杂化轨道，以配位键形成直线形结构；
（3）①根据N原子形成的共价键判断；
②同周期自左而右，电负性增大，据此判断C、N元素的电负性；
③乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，但三甲胺[N（CH₃）₃]分子之间不能形成氢键；
④由图可知：离子中存在配位键、C-N键、C-H键、N-H键、C-C键，据此判断离子化学键类型；
（4）利用均摊法确定M的化学式，铜离子和二氧化硫能发生氧化还原反应生成亚铜离子和硫酸根离子．

解答 解：（1）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）Cu⁺有2个空的sp杂化轨道，NH₃分子中的N原子有一孤电子对，进入Cu⁺空的sp杂化轨道，以配位键形成直线形结构，则[Cu（NH₃）_n]⁺中Cu⁺与2个氮原子形成配位键，
故答案为：直线形；2；
（3）①乙二胺分子中氮原子形成4个共价键，则价层电子对数为4，其轨道的杂化类型为sp³杂化，故答案为：sp³杂化；
②同周期自左而右，电负性增大，电负性N＞C，故答案为：N＞C；
③乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，三甲胺[N（CH₃）₃]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高，
故答案为：乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键；
③[Cu（en）₂]Cl₂中存在配位键、离子键、C-N键、C-H键、N-H键、C-C键，其中C-N键、C-H键、N-H键为极性键，C-C键为非极性键，故不存在氢键和金属键；
故答案为：E、F；
（4）根据晶胞结构知，白色小球个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑色小球个数=4，所以该化合物的化学式为：CuCl，二氧化硫有还原性，铜离子有氧化性，所以二氧化硫和氯化铜发生氧化还原反应生成氯化亚铜和硫酸，离子反应方程式为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．

点评 本题考查核外电子排布规律、电负性、杂化轨道、分子空间结构、氢键与化学键、配位键等，综合性较大，难度中等，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础与分析问题解决问题的能力．