Question

12．硫酸銅晶體，俗稱藍(lán)礬、膽礬，具有催吐，祛腐，解毒．取5.0g膽礬樣品逐漸升高溫度使其分解，分解過程的熱重如表．回答下列問題：

溫度范圍/℃	固體質(zhì)量/g
258～680	3.20
680～1000	1.60
1000以上	1.44

（1）測定藍(lán)礬屬于晶體的物理方法是X-射線衍射．其中SO₄^2-中S原子的軌道雜化形式是sp³；H₂O的空間構(gòu)型是V形．
（2）將硫酸銅晶體加熱到258～680℃生成的物質(zhì)A，A是CuSO₄（化學(xué)式）；A溶于水配成溶液，加入氨水，觀察到的現(xiàn)象是首先形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色溶液；最終得到溶液中的含銅元素的離子是[Cu（NH₃）₄]²⁺（化學(xué)式），該離子含有的化學(xué)鍵類型有配位鍵、極性鍵．
（3）將硫酸銅晶體加熱到1000℃以上生成的物質(zhì)C，在C中的銅的離子的基態(tài)電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²2p⁶3d¹⁰；
（4）如圖是硫酸銅晶體分解得到一定溫度的產(chǎn)物的晶胞（白球和黑球代表不同的原子）．
①該溫度是1000℃以上．
②銅原子的配位數(shù)是2．
③已知該晶體的密度為dg•cm^-3，則晶胞參數(shù)是$\root{3}{\frac{288}{{N}_{A}d}}$×10¹⁰pm．

Answer 1

分析 （1）測定藍(lán)礬屬于晶體的物理方法-射線衍射；根據(jù)SO₄^2-中心原子含有的共價鍵個數(shù)與孤電子對個數(shù)之和確定其空間構(gòu)型和雜化方式；根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型，價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)，據(jù)此分析解答；
（2）將硫酸銅晶體加熱到258～680℃生成的物質(zhì)A可由$\frac{5.0g}{250g/mol}$=$\frac{3.20}{M}$來解答；硫酸銅和氨水反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加氨水時，氫氧化銅和氨水繼續(xù)反應(yīng)生成絡(luò)合物離子[Cu（NH₃）₄]²⁺而使溶液澄清；配合物中，配位體提供孤電子對，中心原子提供空軌道形成配位鍵，氨氣中氮原子與氫原子存在極性鍵；
（3）根據(jù)加熱反應(yīng)，由$\frac{5.0g}{250g/mol}$=$\frac{1.44}{M}$解得M=74，去掉1個銅64，還剩下8，為Cu₂O，銅是29號元素，原子核外有29個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫銅原子基態(tài)核外電子排布式，最后寫出Cu⁺的電子排布式；
（4）①由圖可知，只含有2種原子，原子個數(shù)分別8×$\frac{1}{8}$+1，4，其化學(xué)式為Cu₂O，根據(jù)硫酸銅的質(zhì)量計算出物質(zhì)的量，再求出Cu₂O的質(zhì)量，由固體的質(zhì)量判斷溫度；
②由圖可知Cu的配位數(shù)為4；
③根據(jù)Cu₂O晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅原子有4個，氧原子有2個，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可計算出晶胞的體積，進(jìn)而確定晶胞的邊長．

解答 解：（1）X-射線衍射可用于測定藍(lán)礬是否屬于晶體；SO₄^2-中S原子價層電子對=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4，且不含孤電子對，所以其立體構(gòu)型是正四面體，硫原子采取sp³雜化；H₂O分子中價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=2+2=4，而中心原子外圍只有兩個原子所以含有2個孤電子對，即H₂O為V型結(jié)構(gòu)；
故答案為：X-射線衍射；sp³；V型；
（2）將硫酸銅晶體加熱到258～680℃生成的物質(zhì)A，由$\frac{5.0g}{250g/mol}$=$\frac{3.20}{M}$可得M=160g/mol，A是CuSO₄；CuSO₄溶于水配成溶液，加入氨水，觀察到的現(xiàn)象是
首先形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入氨水，氫氧化銅和氨水繼續(xù)反應(yīng)生成絡(luò)合物離子[Cu（NH₃）₄]²⁺而使溶液澄清在[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中，Cu²⁺提供空軌道，NH₃提供孤電子對形成配位鍵，N與H元素之間形成極性鍵；
故答案為：CuSO₄；首先形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色溶液；[Cu（NH₃）₄]²⁺；配位鍵、極性鍵；
（3）根據(jù)加熱反應(yīng)，由$\frac{5.0g}{250g/mol}$=$\frac{1.44}{M}$解得M=74，去掉1個銅64，還剩下8，為Cu₂O，銅是29號元素，原子核外有29個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫銅原子基態(tài)核外電子排布式，1s²2s²2p⁶3s²2p⁶3d¹⁰4s¹，Cu⁺的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²2p⁶3d¹⁰；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²2p⁶3d¹⁰；
（4）①由圖可知，只含有2種原子，則為Cu和O，該晶胞中O原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，Cu原子數(shù)為4，其化學(xué)式為Cu₂O，硫酸銅的物質(zhì)的量=$\frac{5.0g}{250g/mol}$=0.02mol，氧化亞銅的質(zhì)量=0.01mol×144g/mol=1.44g，所以加熱溫度在1000℃以上；
故答案為：1000℃以上；
②由圖可知Cu的配位數(shù)為4；
故答案為：4；
③根據(jù)Cu₂O晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅原子有4個，氧原子有2個，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{144}{{N}_{A}}×2}{V}$=dg•cm^-3，V=$\frac{288}{{N}_{A}•d}$，則晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{288}{{N}_{A}d}}$cm=$\root{3}{\frac{288}{{N}_{A}d}}$×10¹⁰pm，
故答案為：$\root{3}{\frac{288}{{N}_{A}d}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及配位化合物成鍵情況、化學(xué)鍵、原子雜化、空間構(gòu)型、晶胞的計算等知識，題目難度中等，注意掌握均攤法在晶胞計算中的應(yīng)用，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力．