Question

铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，超细铜粉可应用于导电材料、催化剂等领域中；CuCl和CuCl₂都是重要的化工原料，常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等．
（1）超细铜粉的某制备方法如下：

①[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化学键有

 

．
②向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液．下列说法正确的是

 

（填字母序号）．
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu²⁺的浓度不变
B．沉淀溶解后，将生成深蓝色的[Cu（NH₃）₄]²⁺配离子
C．向反应后的溶液中加入乙醇，因为[Cu（NH₃）₄]²⁺不与乙醇反应，故溶液不会发生变化
D．在[Cu（NH₃）₄]²⁺中，NH₃分子中的氮原子给出孤电子对，Cu²⁺有空轨道接受电子对
（2）氯化亚铜（CuCl）的制备过程是：向CuCl₂溶液中通入一定量SO₂，微热，反应一段时间后即生成CuCl白色沉淀．反应的离子方程式为

 

．
（3）铜单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示．

若已知铜的原子半径为d，N_A代表阿伏加德罗常数，铜的相对原子质量为M，请回答：
①晶胞中铜原子的配位数为

 

，一个晶胞中铜原子的数目为

 

；铜单质晶体中原子的堆积方式是

 

堆积．
②该晶体的密度为

 

（用字母表示）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,铜金属及其重要化合物的主要性质,制备实验方案的设计

专题：实验设计题,化学键与晶体结构,元素及其化合物

分析：（1）①[Cu（NH₃）₄]SO₄中存在离子键、共价键和配位键；
②A．硫酸铜先和氨水反应生成氢氧化铜，氢氧化铜和氨水反应生成络合物；
B．氢氧化铜和氨水反应生成配合物而使溶液澄清；
C．络合物在乙醇中溶解度较小，所以会析出；
D．配合物中，配位体提供孤电子对，中心原子提供空轨道形成配位键；
（2）在微热条件下，氯化铜和二氧化硫反应生成氯化亚铜，铜元素得电子发生还原反应，则二氧化硫失电子发生氧化反应，所以二氧化硫被氧化生成硫酸；
（3）①铜晶胞属于面心立方晶胞，Cu原子配位数=3×8×

1

2

；利用均摊法计算铜晶胞中铜原子个数；铜单质晶体中原子的堆积方式是面心立方最密堆积；
②ρ=

m

V

=

M NA ×4

V

．

解答： 解：（1）①[Cu（NH₃）₄]SO₄中硫酸根离子和铜氨络合离子之间存在离子键，铜原子和氨气分子之间存在配位键，氮原子和H原子、硫酸根离子中S原子和O原子之间都存在共价键，所以该配合物中含有离子键、配位键和共价键，故答案为：离子键、共价键和配位键；
 ②A、硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，继续加氨水时，氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物而使溶液澄清，所以溶液中铜离子浓度减小，故A错误；
B．硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，继续加氨水时，氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物离子[Cu（NH₃）₄]²⁺而使溶液澄清，故B正确；
C．[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，向溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体，故C错误；
D．在[Cu（NH₃）₄]²⁺离子中，Cu²⁺提供空轨道，N原子提供孤电子对，从而形成配位键，故D正确；
故选BD；
（2）在微热条件下，氯化铜和二氧化硫反应生成氯化亚铜，铜元素得电子发生还原反应，则二氧化硫失电子发生氧化反应，所以二氧化硫被氧化生成硫酸，离子方程式为2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺，故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O═2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺；
（3）①铜晶胞属于面心立方晶胞，Cu原子配位数=3×8×

1

2

=12；铜晶胞中铜原子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4；铜单质晶体中原子的堆积方式是面心立方最密堆积，故答案为：12；4；面心立方最密；
②设该晶胞的边长为x，则x=

(4d)2 2

=2

2

d，晶胞体积V=（2

2

d）³，ρ=

m

V

=

M NA ×4

V

=

M NA ×4

(2 2 d)3

=

M

4 2 d3NA

或

2

8d3NA

，故答案为：

M

4 2 d3NA

或

2

8d3NA

．

点评：本题以铜为载体考查了晶胞计算、配合物等知识点，会根据均摊法对晶胞进行有关计算，知道晶胞中密度的计算方法，为学习难点，知道配位键形成条件，题目难度不大．