Question

4．铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO₄溶液常用作电解液、电镀液等．请回答以下问题：
（1）亚铜离子（Cu⁺）基态时的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰．
（2）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积（或A₁），其配位数为12；
（3）往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]SO₄，下列说法正确的是AD．
A．[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B．在[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺给出孤电子对，NH₃提供空轨道
C．[Cu（NH₃）₄]SO₄组成元素中第一电离能最大的是氧元素
D．SO₄^2-与PO₄^3- 互为等电子体，空间构型均为正四面体
（4）氨基乙酸铜的分子结构如图1，碳原子的杂化方式为sp²、sp³．该分子中σ键与π键个数比值为9：1．
（5）在硅酸盐中，SiO${\;}_{4}^{4-}$四面体（如图2a）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图2b为一种无限长单链结构的多硅酸根，Si与O的原子数之比为1：3，化学式为SiO₃^2-（或（SiO₃）_n^2n-．

Answer 1

分析 （1）Cu原子失去4s能级1个电子形成亚铜离子；
（2）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，配位数为12；
（3）往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]SO₄，为配合物，其中Cu²⁺提供空轨道，NH₃提供孤电子对；
（4）根据碳原子的成键情况要以判断碳原子的杂化方式；分子中含有2个π键，其它为σ键；
（5）SiO₄^4-中价层电子对个数是4且不含孤电子对，利用均摊法计算其原子个数比，从而确定其化学式．

解答 解：（1）Cu原子失去4s能级1个电子形成亚铜离子，基态时亚铜离子核外电子排布式为为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰；
（2）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，在其周围的原子有与之同一层上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，
故答案为：面心立方最密堆积（或A₁）；12；
（3）A．[Cu（NH₃）₄]SO₄为离子化合物，含有离子键，存在N-H极性键以及Cu-N配位键，故A正确；
B．在[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺提供空轨道，NH₃提供孤电子对，故B错误；
C．[Cu（NH₃）₄]SO₄组成元素中第一电离能最大的是N元素，最外层为半充满状态，故C错误；
D．SO₄^2-与PO₄^3- 互为等电子体，结构相似，中心原子形成4个σ键，空间构型均为正四面体，故D正确．
故答案为：A D；
（4）氨基乙酸铜的分子中存在C=O键，碳的杂化方式为sp²杂化，含有饱和碳原子，碳的杂化方式为sp³杂化；分子中含有4个N-H键、4个C-H键，2个C-N键、2个C-C键、2个C-O键，2个0-Cu键，以及2个C=O键，则共含有18个σ键，2个π键，该分子中σ键与π键个数比值为9：1，
故答案为：sp²、sp³；9：1；
（5）根据图片知，每个三角锥结构中Si原子是1个，O原子个数=2+2×$\frac{1}{2}$=3，所以硅原子和氧原子个数之比=1：3，3个O原子带6个单位负电荷，每个硅原子带4个单位正电荷，所以形成离子为[SiO₃]_n^2n- （或SiO₃^2-），故答案为：1：3；SiO₃^2-（或（SiO₃）_n^2n-．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及配合物的成键情况、共价键、微粒空间构型判断、晶体类型判断等知识点，会利用价层电子对互斥理论判断原子杂化及微粒空间构型、会利用均摊法确定化学式等，难点是（5）题，题目难度中等．