Question

（物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）新型節(jié)能材料高溫超導(dǎo)體的最先突破是在1987年從新的釔鋇銅氧材料的研究開始的．在制備釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)體的同時，偶然得到了副產(chǎn)品--紫色的硅酸銅鋇．湊巧的是，后者正是發(fā)現(xiàn)于中汗代器物上的被稱為“汗紫”的顏料，還發(fā)現(xiàn)于秦俑彩繪．
釔鋇銅氧的晶胞結(jié)構(gòu)如圖．研究發(fā)現(xiàn)，此高溫超導(dǎo)體中的銅元素有兩種價態(tài)，+2價和+3價．
（1）給出銅在周期表中的位置（周期和族）

第四周期，IB族

（2）寫出Cu³⁺的核外電子排布：

[Ar]3d⁸或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸

（3）根據(jù)圖示晶胞結(jié)構(gòu)，推算晶體中Y，Cu，Ba和O原子個數(shù)比，確定其化學(xué)式為：

YBa₂Cu₃O₇

（4）根據(jù)（3）所推出的化合物的組成，計算出其中Cu原子的平均化合價（該化合物中各元素的化合價為Y³⁺、Ba²⁺），最后計算化合物中這兩種價態(tài)Cu原子個數(shù)比為：

Cu²⁺：Cu³⁺=2：1；

．
（5）在硫酸銅溶液中通入過量的氨氣，小心蒸發(fā)，最終得到的[Cu（NH₃）₄]SO₄晶體中含有的化學(xué)鍵除了普通共價鍵外，還有

離子鍵

和

配位鍵

．

Answer 1

分析：（1）Cu的原子序數(shù)為29，根據(jù)原子核外電子排布可判斷元素所在周期表中的位置；
（2）根據(jù)銅原子的電子排布式可寫出失去3個電子后Cu³⁺的電子排布式；
（3）利用均攤法計算晶胞的結(jié)構(gòu)；
（4）利用化合價代數(shù)和為0計算；
（5）[Cu（NH₃）₄]SO₄晶體中，）[Cu（NH₃）₄]²⁺與SO₄^2-之間為離子鍵，Cu²⁺與NH₃之間為配位鍵．

解答：解：（1）Cu的原子序數(shù)為29，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，應(yīng)位于周期表第四周期，IB族，
故答案為：第四周期，IB族；
（2）Cu的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去3個電子后，Cu³⁺的電子排布式為[Ar]3d⁸ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，
故答案為：[Ar]3d⁸ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d ⁸；
（3）由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，晶胞中，有1個Y³⁺，2個Ba²⁺位于晶胞內(nèi)部，則平均一個晶胞含有：1個Y³⁺，2個Ba²⁺，
銅離子（二價和三價）位于頂點和棱的位置，則共含有銅離子個數(shù)為：8×

1

8

+8×

1

4

=3，
O^2-位于棱以及面心位置，處于棱上的氧離子共有12個，處于面心的氧離子共有8個，則平衡1個晶胞含有氧離子的個數(shù)為：12×

1

4

+8×

1

2

=7，則化學(xué)式為YBa₂Cu₃O₇，
故答案為：YBa₂Cu₃O₇；
（4）根據(jù)化合價代數(shù)和為0可知，Cu的平均化合價為+

2×7-3-2×2

3

=+

7

3

，
設(shè)晶胞平均含有x個Cu²⁺，ygCu³⁺，
則有：

x+y=3 2x+3y=2×7-3-2×2

解之得x=2，y=1，
所以：Cu²⁺：Cu³⁺=2：1，
故答案為：Cu²⁺：Cu³⁺=2：1；
（5）[Cu（NH₃）₄]SO₄晶體中，）[Cu（NH₃）₄]²⁺與SO₄^2-之間為離子鍵，Cu²⁺與NH₃之間為配位鍵，
故答案為：離子鍵，配位鍵．

點評：本題考查較為綜合，涉及元素在周期表位置的推斷、電子排布式的書寫、晶胞的計算以及化學(xué)鍵類型的判斷，題目難度中等，本題中注意電子排布式的書寫以及晶胞的計算方法，為中學(xué)階段常考查內(nèi)容．