Question

18．銅及其化合物有著重要的用途，回答下列問題：

（1）寫出基態(tài)Cu的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，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，晶體中存在自由移動的電子，通電后定向移動．
（2）CuSO₄溶液中滴入氨基乙酸鈉（H₂N-CH₂-COONa）即可得到配合物結構如圖1：
①中心原子Cu的雜化形式為sp³，配位數(shù)為4；
②元素C、N、O的第一電離能由小到大排列順序為C＜O＜N；
③此配合物分解后，可得到CO₂，寫出二氧化碳的一種等電子體：N₂O．
（3）化合物CuMn₂O₄能在常溫下催化氧化空氣中的一氧化碳和甲醛（HCHO）．
①錳元素在周期表中的位置為第四周期ⅦB族；
②HCHO中含有的σ鍵和π鍵數(shù)目之比為3：1；
（4）Cu₃N具有良好的電學和光學性能，在工業(yè)上有重要用途，其晶體結構如圖2所示．與同一個N^3-相連的Cu⁺有6個，Cu⁺的半徑為a pm，N^3-的半徑為b pm，則Cu₃N的密度為$\frac{103×1{0}^{30}}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$g•cm^-3．（只列式，不用計算出結果）

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；Cu為金屬晶體，晶體中存在自由移動的電子；
（2）①中心原子Cu的配位數(shù)為4，雜化軌道數(shù)目為4；
②同周期隨原子序數(shù)增大，推斷第一電離能呈增大起始，N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
③原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體；
（3）①Mn為25號元素；
②HCHO的結構式為，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；
（4）晶胞中大黑色球數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$=3，小黑色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，故大黑色球為Cu⁺，小黑色球為N^3-；
Cu⁺的半徑為a pm，N^3-的半徑為b pm，則晶胞棱長為2（a+b） pm，結合晶胞中含有原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶體密度．

解答 解：（1）Cu原子核外電子數(shù)為29，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Cu為金屬晶體，晶體中存在自由移動的電子，通電后定向移動，Cu具有良好的導電，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Cu為金屬晶體，晶體中存在自由移動的電子，通電后定向移動；
（2）①中心原子Cu與2個N原子、2個O原子之間均形成配位鍵，的配位數(shù)為4，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp³雜化，
故答案為：sp³；4；
②同周期隨原子序數(shù)增大，推斷第一電離能呈增大起始，N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
③原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)也相等的微粒互為等電子體，二氧化碳的一種等電子體為：N₂O等，
故答案為：N₂O；
（3）①Mn為25號元素，在周期表中的位置為第四周期ⅦB族，故答案為：第四周期ⅦB族；
②HCHO的結構式為，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵，含有的σ鍵和π鍵數(shù)目之比為3：1，故答案為：3：1；
（4）晶胞中大黑色球數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$=3，小黑色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，故大黑色球為Cu⁺，小黑色球為N^3-，補全晶胞結構可知，每個頂點N^3-周圍有6個Cu⁺，
晶胞質(zhì)量為$\frac{（64×3+14）}{{N}_{A}}$g，Cu⁺的半徑為a pm，N^3-的半徑為b pm，則晶胞棱長為2（a+b） pm，則晶體密度為$\frac{（64×3+14）}{{N}_{A}}$g÷[2（a+b）×10^-10 cm]³=$\frac{103×1{0}^{30}}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：6；$\frac{103×1{0}^{30}}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結構與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、配合物、化學鍵、電離能、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎，注意同周期第一電離能異常情況，掌握均攤法進行晶胞有關計算．