Question

12．鋰-磷酸氧銅電池正極的活性物質是Cu₄O（PO₄）₂，可通過下列反應制備：2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）寫出基態(tài)Cu²⁺的外圍電子排布式：[Ar]3d⁹．
（2）與 Cu 同周期的元素中，與銅原子最外層電子數相等的元素還有K、Cr（填元素符號）．
（3）上述反應方程式中，反應物混合溶液中可以互為等電子體的離子有PO₄^3- 和SO₄^2-．
（4）氨基乙酸銅的分子結構如圖1，碳原子的雜化方式為sp³、sp²．

（5）在硫酸銅溶液中加入過量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，則1mol CN^-中含有的π鍵的數目為2N_A，若此配離子與[Cu（H₂O）₄]²⁺結構相似，則此配離子的空間構型為：正四面體．
（6）當CN^-充當配體時，配位原子是C，判定原因是CN^-與CO為等電子體，結構相似，分子中有三個鍵，即一個σ鍵，兩個π鍵，但其中一個π鍵為配位鍵，使C原子帶部分負電荷，N原子帶部分正電荷．
（7）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結構單元如圖2所示．則該化合物的化學式為CuH．
（8）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為127.8pm，列式計算晶體銅的密度9.0g/cm³．

Answer 1

分析 （1）銅是29號元素，二價銅離子核外有27個電子，根據構造原理寫出其核外電子排布式；
（2）銅最外層有1個電子；
（3）根據原子數和價電子數分別相等的兩種微�；�為等電子體，可以寫出等電子體的分子和離子；
（4）根據碳原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式；
（5）一個 CN^-中含有2個π鍵；
（6）當CN^-充當配體時，配位原子是C，CN^-與CO為等電子體，結構相似，分子中有三個鍵，即一個σ鍵，兩個π鍵；
（7）利用均攤法確定其化學式；
（8）根據$ρ=\frac{m}{V}$計算密度．

解答 解：（1）銅是29號元素，二價銅離子核外有27個電子，根據構造原理知，其核外電子排布式為：[Ar]3d⁹，
故答案為：[Ar]3d⁹；
（2）銅最外層有1個電子，在同一周期中最外層一個電子的還有K、Cr，故答案為：K、Cr；
（3）根據原子數和價電子數分別相等的兩種微�；�為等電子體，可以寫出等電子體的分子和離子分別為：PO₄^3-和SO₄^2-，故答案為：PO₄^3-；SO₄^2-；
（4氨基乙酸銅的分子中一種碳有碳氧雙鍵，碳的雜化方式為sp2雜化，另一種碳周圍都是單鍵，碳的雜化方式為sp3雜化，故答案為：sp³、sp²；
（5）一個 CN^-中含有2個π鍵，所以1mol CN^-中含有的π鍵的數目為：2N_A，若此配離子與[Cu（H₂O）₄]²⁺結構相似，則此配離子中心原子的價層電子對為4，且不含孤電子對，所以其空間構型正四面體，故答案為：2N_A；正四面體；
（6）當CN^-充當配體時，配位原子是C，CN^-與CO為等電子體，結構相似，分子中有三個鍵，即一個σ鍵，兩個π鍵，但其中一個π鍵為配位鍵，使C原子帶部分負電荷，N原子帶部分正電荷，
故答案為：C；CN^-與CO為等電子體，結構相似，分子中有三個鍵，即一個σ鍵，兩個π鍵，但其中一個π鍵為配位鍵，使C原子帶部分負電荷，N原子帶部分正電荷；
（7）該晶胞中，銅原子個數=4+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=7，H原子個數=1+3+6×$\frac{1}{2}$=7，所以其化學式為CuH，故答案為：CuH；
（8）在銅晶胞中含有銅原子數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，銅的原子半徑為127.8pm，所以晶胞的邊長為4×$\frac{\sqrt{2}}{2}$×127.8pm，所以晶胞的密度為$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{（4×\frac{\sqrt{2}}{2}×127.8×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=9.0g/cm³，故答案為：9.0g/cm³．

點評 本題考查了物質結構及性質，這些知識點都是考查熱點，難點是化學式的確定，注意該題中每個頂點上的原子被6個晶胞占有而不是8個晶胞占有，為易錯點．