Question

7．銅是重要金屬，Cu的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途，如CuSO₄溶液常用作電解液、電鍍液等．請(qǐng)回答以下問題：
（1）CuSO₄可由金屬銅與濃硫酸反應(yīng)制備，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）SO₄²ˉ的立體構(gòu)型是正四面體結(jié)構(gòu)，其中S原子的雜化軌道類型是SP³．
（3）元素金（Au）處于周期表中的第六周期，與Cu同族，Au原子外圍電子排布式為5d¹⁰6s¹．一種銅合金晶體具有立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為3：1，該晶體中，原子之間的作用力是金屬鍵鍵合力．
（4）上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中心（如圖），該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為Cu₃AuH₈；假設(shè)在另一條件下，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的八面體空隙中心，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為Cu₃AuH₄．（提示：查找四面體、八面體時(shí)，需假設(shè)Cu原子與Au原子等同；每個(gè)四面體、八面體內(nèi)只填充一個(gè)氫原子）

Answer 1

分析 （1）Cu和濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化硫和硫酸銅；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷；
（3）元素金（Au）處于周期表中的第六周期，與Cu同族，則最外層電子數(shù)為1，以此判斷電子排布式，利用均攤法計(jì)算晶胞；
（4）利用均攤法計(jì)算．

解答 解：（1）Cu和濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化硫和硫酸銅，
反應(yīng)的方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）硫酸根中心原子的價(jià)層電子對(duì)為：孤對(duì)電子數(shù)$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，成鍵電子對(duì)數(shù)4，所以為正四面體結(jié)構(gòu)，中心原子為sp³雜化；
故答案為：正四面體結(jié)構(gòu)；SP³；
（3）元素金（Au）處于周期表中的第六周期，與Cu同族，則最外層電子數(shù)為1，則Au原子外圍電子排布式為5d¹⁰6s¹，在晶胞中Cu原子處于面心，N（Cu）=6×$\frac{1}{2}$=3，Au原子處于頂點(diǎn)位置，N（Au）=8×$\frac{1}{8}$=1，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為3：1，為金屬晶體，原子間的作用力為金屬鍵鍵合力，
故答案為：5d¹⁰6s¹；3：1；金屬鍵鍵合力；
（4）氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中，則H原子應(yīng)位于晶胞內(nèi)部，則應(yīng)含有8個(gè)H，則化學(xué)式為Cu₃AuH₈，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的八面體空隙中心，則H原子應(yīng)位于晶胞內(nèi)部，則應(yīng)含有4個(gè)H，則化學(xué)式為Cu₃AuH₄，
故答案為：Cu₃AuH₈；Cu₃AuH₄；

點(diǎn)評(píng) 本題側(cè)重于考查非極性分子的判斷、硫酸銅的制備方程式、水的檢驗(yàn)方法、雜化軌道理論和立體構(gòu)型、元素周期律的應(yīng)用、元素的核外電子排布式等知識(shí)，題目難度中等，答題時(shí)注意根據(jù)信息得出合理推論．