Question

14．Cu₃N具有良好的電學和光學性能，在電子工業(yè)領域、航空航天領域、國防領域、通訊領域以及光學工業(yè)等領域中，發(fā)揮著廣泛的、不可替代的巨大作用．
（1）與N^3-含有相同電子數的三原子分子的空間構型是V形．
（2）Cu具有良好的導電、導熱和延展性，請解釋Cu具有導電性的原因Cu為金屬晶體，晶體中存在可自由移動的電子，通電后定向移動．
（3）在Cu的催化作用下，乙醇可被空氣氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是sp²、sp³，乙醛分子中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C-O的鍵角（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（4）Cu⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，其在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應生成Cu²⁺和Cu，但CuO在高溫下會分解成Cu₂O，試從結構角度解釋高溫下CuO為何會生成Cu₂OCu⁺價電子為3d¹⁰為全充滿結構更穩(wěn)定．
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結構，其中的兩個H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結構，試畫出具有極性的分子的結構式．
（6）Cu₃N的晶胞結構如圖，N^3-的配位數為6，Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，Cu₃N的密度$\frac{103×1{0}^{30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$g/cm³．（阿伏加德羅為常數用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）與N^3-含有相同電子數的微粒為等電子體，如NO₂^-，等電子體結構相似，根據價層電子對互斥理論確定其空間構型；
（2）含有自由電子的金屬單質能導電；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4個σ鍵，醛基上的碳原子含有3個σ鍵，據此判斷碳原子的雜化方式，碳原子雜化方式不同導致其鍵角不同；
（4）Cu⁺的核外有28個電子，根據構造原理書寫其基態(tài)離子核外電子排布式，原子軌道處于全空、半滿或全滿時最穩(wěn)定；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結構，其中的兩個H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結構，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子，說明該分子的結構不對稱；
（6）Cu₃N的晶胞結構如圖，大球個數=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個數=$\frac{1}{8}$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數=3×2=6，Cu₃N的密度根據ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）與N^3-含有相同電子數的微粒為等電子體，如NO₂^-，得電子體結構相似，亞硝酸根離子中N原子價層電子對個數=2+$\frac{1}{2}$×（5+1-2×2）=3且含有一個孤電子對，所以為V形結構，
故答案為：V形；
（2）銅屬于金屬晶體，晶體中含有可以自由移動的電子，通電后定向移動，所以能導電，
故答案為：Cu為金屬晶體，晶體中存在可自由移動的電子，通電后定向移動；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4個σ鍵，醛基上的碳原子含有3個σ鍵，所以甲基中的碳原子采用sp³雜化，醛基中的碳原子采用sp²雜化，醛基中碳原子采用sp²雜化、乙醇中含有醇羥基的碳原子采用sp³雜化，導致乙醛分子中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C-O的鍵角，
故答案為：sp³、sp²；大于；
（4）Cu⁺的核外有28個電子，根據構造原理知其基態(tài)離子核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，原子軌道處于全空、半滿或全滿時最穩(wěn)定，Cu⁺的3d軌道上全滿，穩(wěn)定，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰； Cu⁺價電子為3d¹⁰為全充滿結構更穩(wěn)定；
（5））[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結構，其中的兩個H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結構，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子，說明該分子的結構不對稱，則其結構式為：，
故答案為：；
（6）Cu₃N的晶胞結構如圖，大球個數=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個數=8×$\frac{1}{8}$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數=3×2=6，晶胞的體積=[（2a+2b）×10^-10cm]³，Cu₃N的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{[（2a+2b）×1{0}^{-10}]^{3}}$g/cm³=$\frac{103×1{0}^{30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：6；$\frac{103×1{0}^{30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

點評 本題考查了物質結構和性質，涉及空間構型、金屬的性質、核外電子排布、晶胞的計算等知識點，根據密度公式、價層電子對互斥理論、構造原理等知識點來分析解答，這些知識點都是考試熱點，難點是（6）晶胞的計算，題目難度中等．