Question

【題目】碳、氮、銅形成的單質(zhì)及它們形成的化合物有重要研究和應(yīng)用價值，回答下列問題：

(1)鄰氨基吡啶的銅配合物在有機不對稱合成中起催化誘導效應(yīng)，其結(jié)簡式如圖所示。

①基態(tài)Cu原子的價電子排布式為_________，在元素周期表中銅位于_________區(qū)(填“s”“p”“d”或“ds”)。

②C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為_________。

③鄰氨基吡啶的銅配合物中，Cu2+的配位數(shù)是_________，N原子的雜化類型為_________。

(2)C60是富勒烯族分子中穩(wěn)定性最高的一種，N60是未來的火箭燃料，二者結(jié)構(gòu)相似。

①有關(guān)C60和N60的說法中正確的是_________。

A.C60和N60均屬于分子晶體 B.N60的穩(wěn)定性強于N2

C.C60中碳原子是sp3雜化 D.C60易溶于CS2、苯

②近年來，科學家合成了一種具有“二重結(jié)構(gòu)”的球形分子，它是把足球形分子C60容納在足球形分子Si60中，則該分子中含有的化學鍵類型為___________ (填“極性鍵”“非極性鍵”)。

(3)原子坐標參數(shù)和晶胞參數(shù)是晶胞的兩個基本參數(shù)。

①圖中原子坐標參數(shù)分別為：A(0，0，0)，B(1/2，1/2，0)，C(1/2，0，1/2)，則D的原子坐標參數(shù)為_________。

②圖為銅的晶胞，銅原子半徑為Rnm，NA是阿伏加德羅常數(shù)的值，則銅晶體的密度為_________g·cm－3(用含R、NA的式子表示)

Answer 1

【答案】3d104s1 ds N>O>C 4 sp2 sp3 AD 極性鍵、非極性鍵 （0，1/2，1/2）

【解析】

（1）①Cu的原子序數(shù)為29，基態(tài)Cu原子的價電子排布式為3d104s1，在元素周期表中銅位于ds區(qū)；

②同周期從左到右第一電離能有增大的趨勢；

③鄰氨基吡啶的銅配合物中，Cu2+形成2個Cu-N鍵，2個Cu-O鍵；

-NH2上的N形成3個σ鍵，一對孤電子對，雜環(huán)上的N形成3個σ鍵，一個π鍵；

（2）①A.C60和N60均由分子構(gòu)成；

B.N2形成三鍵，鍵能大，更穩(wěn)定；

C.C60中碳原子形成3個σ鍵，一個π鍵；

D.C60非極性分子，易溶于CS2、苯；

②C60置于“足球型”的Si60內(nèi)合成“二重構(gòu)造”球形分子C60Si60，該反應(yīng)中反應(yīng)物全部加合在一起，類似有機反應(yīng)中的加成反應(yīng)，其中有C-C、Si-Si、C-Si鍵；

（3）D的原子坐標參數(shù)x為0，y、z為1/2；

Cu晶體的粒子堆積方式為面心立方最密堆積，該晶胞中Cu原子個數(shù)=6×1/2+8×1/8=4，其晶胞體積V=(2 R×10-7)3cm3，其密度ρ=m/V。

（1）①Cu的原子序數(shù)為29，基態(tài)Cu原子的價電子排布式為3d104s1，在元素周期表中銅位于ds區(qū)；

②同周期從左到右第一電離能有增大的趨勢，N的價電子排布為2s22p3，2p能級為半充滿結(jié)構(gòu)，第一電離能變大，C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為N>O>C；

③鄰氨基吡啶的銅配合物中，Cu2+形成2個Cu-N鍵，2個Cu-O鍵，Cu2+的配位數(shù)是4；

-NH2上的N形成3個σ鍵，一對孤電子對，sp3雜化，雜環(huán)上的N形成3個σ鍵，一個π鍵，sp2雜化；

（2）①A.C60和N60均由分子構(gòu)成，屬于分子晶體，故A正確；

B.N2形成三鍵，鍵能大，N60的穩(wěn)定性弱于N2，故B錯誤；

C.C60中碳原子形成3個σ鍵，一個π鍵，碳是sp2雜化，故C錯誤；

D.C60非極性分子，易溶于CS2、苯，故D正確；

故選AD。

②C60置于“足球型”的Si60內(nèi)合成“二重構(gòu)造”球形分子C60Si60，該反應(yīng)中反應(yīng)物全部加合在一起，類似有機反應(yīng)中的加成反應(yīng)，其中C-C鍵、Si-Si鍵為非極性鍵；C-Si鍵為極性鍵；

（3）D的原子坐標參數(shù)x為0，y、z為1/2，D的原子坐標參數(shù)為（0，1/2，1/2）；

Cu晶體的粒子堆積方式為面心立方最密堆積，該晶胞中Cu原子個數(shù)=6×1/2+8×1/8=4，其晶胞體積V=(2 R×10-7)3cm3，其密度ρ=m/V=4M/（NAV）g·cm－3= =g·cm－3。