Question

【題目】金屬銅是被人們認識和利用較早的金屬之一，西漢《淮南萬畢術》中有“曾青得鐵則化為銅”的記載，“曾青”是CuSO4溶液。回答下列問題：

（1）一些銅鹽在灼燒時會產生特殊的顏色，原因是___。

（2）CuSO4溶液中，金屬陽離子的最高能層符號為___；其中未成對電子數為___。

（3）CuSO4·5H2O可寫成[Cu(H2O)4SO4]H2O，其結構如圖所示：

①[Cu(H2O)4]2+中O原子的雜化類型為___。1mol[Cu(H2O)4]2+中含有σ鍵的個數為___(NA表示阿伏加德羅常數的值）。

②CuSO4·5H2O結構中含有的化學鍵的類型有___，所含元素的電負性大小順序為___。

（4）金屬銅的晶胞結構如圖所示。

①該晶胞結構中含有由Cu原子構成的正八面體空隙和正四面體空隙，則正八面體空隙數和正四面體空隙數的比為___。

②科研發現硫化銅可以作為一種極為重要的P型半導體，其晶胞結構可以理解為銅晶胞中互不相鄰的正四面體形成的空隙被S2-占據，若該晶體的密度為ag·cm-3，則兩個最近的S2-之間的距離為___pm(NA表示阿伏加德羅常數的值）。

Answer 1

【答案】灼燒時基態銅原子的電子躍遷到較高能級，電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態或基態時，將以一定波長（可見光區域）的光的形式釋放能量 M 1 sp3 12NA 配位鍵、共價鍵和離子鍵 O＞S＞H＞Cu 1：2 ××1010

【解析】

（1）銅鹽在灼燒時會產生特殊的顏色，這是由于金屬的焰色反應導致的：灼燒時基態銅原子的電子躍遷到較高能級，電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態或基態時，將以一定波長（可見光區域）的光的形式釋放能量；

故答案為：灼燒時基態銅原子的電子躍遷到較高能級，電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態或基態時，將以一定波長（可見光區域）的光的形式釋放能量；

（2）CuSO4溶液中，金屬陽離子的核外電子排布式為：，最高能層符號是M，3d有5個軌道，根據洪特規則和泡利不相容規則，一個軌道最多容納2個電子，故有1個未成對電子；

故答案為：M；1；

（3）①[Cu(H2O)4]2+中O原子的雜化類型，可直接分析水中氧原子的雜化方式，根據公式計算，故氧原子采取sp3雜化；1mol[Cu(H2O)4]2+中，每摩爾水含2molσ鍵，氧和銅形成1mol配位鍵，故1mol[Cu(H2O)4]2+中含有σ鍵的個數為12NA；

故答案為：sp3；12NA；

②根據CuSO4·5H2O的結構圖可知，4個水和銅形成配位鍵，由原子提供孤對電子，水與硫酸根均含共價鍵，硫酸銅還含有離子鍵，故CuSO4·5H2O結構中含有的化學鍵的類型有配位鍵、共價鍵和離子鍵；根據元素周期律可知，元素周期表越靠近右上位置，電負性越強，故CuSO4·5H2O所含元素的電負性大小順序為O＞S＞H＞Cu；

故答案為：配位鍵、共價鍵和離子鍵；O＞S＞H＞Cu；

（4）①晶胞中共有同一頂點的3個面心的微粒與頂點微粒形成正四面體，晶胞中正四面體數目為8；面心位置6個微粒圍成正八面體，將晶胞補全可知共用1條棱的4個面心與該棱頂點微粒也圍成正八面體，而這樣的正八面體為4個晶胞共有，晶胞單獨占有正八面體數目 ，故晶體中正八面體和正四面體空隙數的比值為；

②該硫化銅（CuS）晶體中，硫離子位于8個頂點和6個面心，故1個晶胞中硫離子數為：，銅離子個數也為4，則晶胞體積：（pm3），兩個最近的S2-是位于頂點和面心的位置，則兩個最近的S2-之間的距離為邊長的倍，最近距離為：××1010；

故答案為××1010。