Question

14．Cu₃N具有良好的電學(xué)和光學(xué)性能，在電子工業(yè)領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、國(guó)防領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域以及光學(xué)工業(yè)等領(lǐng)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(shù)的三原子分子的空間構(gòu)型是V形．
（2）Cu具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性，請(qǐng)解釋Cu具有導(dǎo)電性的原因Cu為金屬晶體，晶體中存在可自由移動(dòng)的電子，通電后定向移動(dòng)．
（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sp³、sp²，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(yīng)生成Cu²⁺和Cu，但CuO在高溫下會(huì)分解成Cu₂O，試從結(jié)構(gòu)角度解釋高溫下CuO為何會(huì)生成Cu₂OCu⁺的3d軌道上電子全滿其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定．
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，試畫出[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子的結(jié)構(gòu)式．
（6）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，N^3-的配位數(shù)為6，Cu⁺半徑為apm，N^3-半徑為b pm，Cu₃N的密度$\frac{103×10{\;}^{30}}{4（a+b）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm³．（阿伏加德羅為常數(shù)用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）與N^3-含有相同電子數(shù)的微粒為等電子體，如NO₂^-，等電子體結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（2）含有自由電子的金屬單質(zhì)能導(dǎo)電；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4個(gè)σ鍵，醛基上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，據(jù)此判斷碳原子的雜化方式，碳原子雜化方式不同導(dǎo)致其鍵角不同；
（4）Cu⁺的核外有28個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)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(shí)最穩(wěn)定；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子，說明該分子的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱；
（6）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，大球個(gè)數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個(gè)數(shù)=$\frac{1}{8}×8$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數(shù)=3×2=6，Cu₃N的密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）與N^3-含有相同電子數(shù)的微粒為等電子體，如NO₂^-，得電子體結(jié)構(gòu)相似，亞硝酸根離子中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+$\frac{1}{2}$×（5+1-2×2）=3且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為V形結(jié)構(gòu)，
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(dòng)的電子，通電后定向移動(dòng)，所以能導(dǎo)電，
故答案為：Cu為金屬晶體，晶體中存在可自由移動(dòng)的電子，通電后定向移動(dòng)；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4個(gè)σ鍵，醛基上的碳原子含有3個(gè)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(dǎo)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(gè)電子，根據(jù)構(gòu)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(shí)最穩(wěn)定，Cu⁺的3d軌道上全滿，穩(wěn)定，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；Cu⁺的3d軌道上電子全滿其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子，說明該分子的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，則其結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：；
（6）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，大球個(gè)數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個(gè)數(shù)=$\frac{1}{8}×8$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數(shù)=3×2=6，晶胞的體積=[（2a+2b）×10^-10cm]³，Cu₃N的密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{N{\;}_{A}}}{[（2a+2b）×10{\;}^{-10}]{\;}^{3}}$g/cm³=$\frac{103×10{\;}^{30}}{4（a+b）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm³，
故答案為：6；$\frac{103×10{\;}^{30}}{4（a+b）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞的計(jì)算、原子雜化、核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)密度公式、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、構(gòu)造原理等知識(shí)點(diǎn)來分析解答，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞的計(jì)算，明確各個(gè)字母的含義，注意（1）中采用知識(shí)遷移的方法進(jìn)行解答，題目難度中等．