Question

12．Cu₃N具有良好的電學和光學性能，在電子工業(yè)領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、國防領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域以及光學工業(yè)等領(lǐng)域中，發(fā)揮著廣泛的、不可替代的巨大作用．
（1）C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C，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⁺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在高溫下會分解成Cu₂O，試從結(jié)構(gòu)角度解釋高溫下CuO何會生成Cu₂O：Cu⁺價電子排布式為3d¹⁰，為全充滿結(jié)構(gòu)，更穩(wěn)定．
（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（填“大于”“等于”或“小于”）乙醇分子中的H-C一0的鍵角．
（4）[Cu（H₂0）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個H₂0被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，試畫出[Cu（H₂0）₂（C1）₂]具有極性的分子的結(jié)構(gòu)式：．
（5）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖，N^3-的配位數(shù)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•cm^-3．（阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）同一周期元素，第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；與N^3-含有相同電子數(shù)的三原子分子為O₃，根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（2）Cu⁺核外有28個電子，Cu原子核外有29個電子，其基態(tài)原子電子排布式為1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu原子失去最外層一個電子生成Cu⁺，根據(jù)構(gòu)造原理書寫Cu⁺核外電子排布式；原子軌道中電子處于全空、全滿或半滿時原子最穩(wěn)定；
（3）根據(jù)價層電子對互斥理論確定分子空間構(gòu)型，根據(jù)分子空間構(gòu)型確定鍵角大�。�
（4）[Cu（H₂0）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個H₂0被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，[Cu（H₂0）₂（C1）₂]分子為極性分子，說明該分子中相同基團位于相鄰位置；
（5）該晶胞中大球個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，根據(jù)其化學式知，小球為N^3-、大球為Cu⁺，N^3-的配位數(shù)為6，該晶胞棱長=（2a+2b）pm=（2a+2b）×10^-10cm，晶胞體積=（2a+2b）³×10^-30cm³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）同一周期元素，第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，這三種元素位于同一周期，且C、N、O分別位于第IVA族、VA族、VIA族，所以第一電離能大小順序是N＞O＞C；
與N^3-含有相同電子數(shù)的三原子分子為O₃，以其中一個O原子為中心原子，剩余兩個O原子為配原子，其價層電子對個數(shù)是3且含有一個孤電子對，所以為V形結(jié)構(gòu)，
故答案為：N＞O＞C；
（2）Cu⁺核外有28個電子，Cu原子核外有29個電子，其基態(tài)原子電子排布式為1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu原子失去最外層一個電子生成Cu⁺，根據(jù)構(gòu)造原理知Cu⁺核外電子排布式為1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰；原子軌道中電子處于全空、全滿或半滿時原子最穩(wěn)定，Cu⁺價電子排布式為3d¹⁰，為全充滿結(jié)構(gòu)，更穩(wěn)定，所以高溫下CuO何會生成Cu₂O，
故答案為：1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰；Cu⁺價電子排布式為3d¹⁰，為全充滿結(jié)構(gòu)，更穩(wěn)定；
（3）乙醛分子中甲基上C原子價層電子對個數(shù)是4，所以采用sp³雜化，醛基上碳原子價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，所以采用sp²雜化；
乙醛分子中醛基為平面三角形結(jié)構(gòu)，乙醇分子中含有羥基的C原子和其連接的基團為正四面體結(jié)構(gòu)，所以乙醛分子中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C一0的鍵角，
故答案為：sp²、sp³；大于；
（4）[Cu（H₂0）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個H₂0被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，[Cu（H₂0）₂（C1）₂]分子為極性分子，說明該分子中相同基團位于相鄰位置，其結(jié)構(gòu)式為，故答案為：；
（5）該晶胞中大球個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，根據(jù)其化學式知，小球為N^3-、大球為Cu⁺，N^3-的配位數(shù)為6，該晶胞棱長=（a+b）pm=（2a+2b）×10^-10cm，晶胞體積=（2a+2b）³×10^-30cm³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}×1}{（2a+2b）^{3}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3=$\frac{103×1{0}^{-30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：6；$\frac{103×1{0}^{-30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查晶胞計算、微�？臻g構(gòu)型判斷、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識點，側(cè)重考查分析、計算、空間想象能力，明確均攤法、價層電子對互斥理論、構(gòu)造原理等知識點即可解答，難點是晶胞計算方法，題目難度中等．