Question

9．目前半導(dǎo)體生產(chǎn)展開(kāi)了一場(chǎng)“銅芯片”革命--在硅芯片上用銅代替鋁布線，古老的金屬銅在現(xiàn)代科技應(yīng)用上取得了突破，用黃銅礦（主要成分為CuFeS₂）生產(chǎn)粗銅，其反應(yīng)原理如下：CuFeS₂$→_{800℃}^{O_{2}}$Cu₂S$→_{△①}^{O_{2}}$Cu₂O$→_{②}^{Cu_{2}S}$Cu
（1）基態(tài)銅原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹，硫、氧元素相比，第一電離能較大的元素是O（填元素符號(hào)）．
（2）反應(yīng)①、②中均生成有相同的氣體分子，該分子的中心原子雜化類型是sp²，其立體結(jié)構(gòu)是V形．
（3）某學(xué)生用硫酸銅溶液與氨水做了一組實(shí)驗(yàn)：CuSO₄溶液$\stackrel{氨水}{→}$藍(lán)色沉淀$\stackrel{氨水}{→}$沉淀溶解，得到深藍(lán)色透明溶液．寫(xiě)出藍(lán)色沉淀溶于氨水的離子方程式Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；深藍(lán)色透明溶液中的陽(yáng)離子（不考慮H⁺ ）內(nèi)存在的全部化學(xué)鍵類型有共價(jià)鍵、配位鍵．
（4）銅是第四周期最重要的過(guò)渡元素之一，其單質(zhì)及化合物具有廣泛用途，銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積；銅的某種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，若該晶體的密度為d g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶胞中銅原子與氧原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm．（（用含d和N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）Cu處于的第四周期IB族；同主族自上而下第一電離能減��；
（2）反應(yīng)①、②中均生成的氣體分子為SO₂，計(jì)算分子中S原子孤電子對(duì)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)，確定雜化方式與立體結(jié)構(gòu)；
（3）硫酸銅溶液與氨水生成氫氧化銅，氫氧化銅溶于過(guò)量的氨水生成[Cu（NH₃）₄]²⁺離子，[Cu（NH₃）₄]²⁺離子中存在共價(jià)鍵、配位鍵；
（4）銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積；
由均攤法計(jì)算晶胞中Cu原子和O原子的數(shù)目，表示出晶胞的質(zhì)量，根據(jù)密度計(jì)算公式ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算出體積，進(jìn)而計(jì)算晶胞的棱長(zhǎng)，晶胞中心O原子與周圍Cu原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，其連線處于晶胞體對(duì)角線上，二者距離為體對(duì)角線程度的$\frac{1}{4}$，而體對(duì)角線長(zhǎng)度為晶胞棱長(zhǎng)的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）Cu位于第四周期IB族，基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹；同主族元素第一電離能自上而下逐漸減小，所以第一電離能較大的是氧；
故答案為：3d¹⁰4s¹；O；
（2）反應(yīng)①②生成的相同氣體分子是SO₂，SO₂中S原子的孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{1}{2}$（6-2×2）=1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+1=3，所以S原子采用sp²雜化，由于含有一個(gè)孤電子對(duì)，其空間構(gòu)型是V形，
故答案為：sp²；V形；
（3）硫酸銅溶液與氨水生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，氫氧化銅溶于過(guò)量的氨水，形成[Cu（NH₃）₄]²⁺離子，藍(lán)色沉淀溶于氨水的離子方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，深藍(lán)色透明溶液中的陽(yáng)離子（不考慮H⁺）內(nèi)存在的全部化學(xué)鍵類型有共價(jià)鍵、配位鍵，
故答案為：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；共價(jià)鍵、配位鍵；
（4）銅晶體中銅原子堆積模型為面心立方最密堆積，
在銅的某種氧化物晶胞中，O原子在晶胞的頂點(diǎn)和體心，故O原子數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+1=2，Cu原子全部在體心，故Cu原子數(shù)=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{64×4+16×2}{{N}_{A}}$g，該晶體的密度為d g/cm³，則晶胞體積V=$\frac{64×4+16×2}{{N}_{A}}$g÷d g/cm³=$\frac{288}{d{N}_{A}}$cm³，所以晶胞的棱長(zhǎng)為$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$cm，晶胞中心O原子與周圍Cu原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，其連線處于晶胞體對(duì)角線上，二者距離為體對(duì)角線程度的$\frac{1}{4}$，而體對(duì)角線長(zhǎng)度為晶胞棱長(zhǎng)的$\sqrt{3}$倍，故晶胞中銅原子與氧原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：面心立方最密堆積；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{a{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、配位鍵、核外電子排布、微粒空間構(gòu)型判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生計(jì)算及空間想象能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，關(guān)鍵是明確Cu、O原子之間的距離與棱長(zhǎng)的關(guān)系．