Question

【題目】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、國防領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域以及光學(xué)工程等領(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___________。

(2)與N3－含有相同電子數(shù)的三原子分子的空間構(gòu)型是___________。

(3)Cu+的核外電子排布式為___________，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為何會生成Cu2O__________________。

(4)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___________，乙醇的沸點明顯高于乙醛，其主要原因為___________。

(5)[Cu(H2O)4]2+為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個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)如圖所示，N3－的配位數(shù)為___________，Cu+的半徑為apm，N3－的半徑為bpm，Cu3N的密度為___________g·cm－3(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)。

Answer 1

【答案】N＞O＞C V形 1s22s22p63s23p63d10 Cu+的3d軌道上電子全充滿，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定 sp3、sp2 乙醇分子間存在氫鍵 6

【解析】

（1）第一電離能，同周期元素ⅤA>ⅥA；(2) N3－含有電子數(shù)為10，含有10電子的三原子分子是H2O；(3)Cu+核外有28個電子，根據(jù)洪特規(guī)則，原子軌道上全空、全滿、半滿時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；(3)碳原子形成4個單鍵時的雜化方式是sp3，含有雙鍵的碳原子雜化方式是sp2，存在分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點比相對分子質(zhì)量相近的不含氫鍵的物質(zhì)高；(5)極性分子的正負(fù)電荷中心不重合；(6)N3－的配位數(shù)是與N3－相鄰的Cu+的個數(shù)；Cu+的半徑為apm，N3－的半徑為bpm，所以晶胞的邊長是，根據(jù)均攤法，1個晶胞含有Cu+數(shù)=3、N3－數(shù)，根據(jù)密度等于質(zhì)量除以體積計算。

（1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，所以C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為：N＞O＞C；(2)與N3－含有相同電子數(shù)的三原子分子是H2O，O原子的雜化方式是sp3，有2對孤電子對，H2O空間構(gòu)型是V形；(3)Cu+的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d10。CuO在高溫下會分解生成穩(wěn)定的Cu2O，是因為Cu+的3d軌道上電子全充滿，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定；(4)乙醛的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CHO，前邊-CH3中C是sp3雜化，醛基-CHO中存在碳氧雙鍵，其中的碳原子采取的是sp2雜化，乙醇分子間存在氫鍵，所以乙醇的沸點明顯高于乙醛；(5) [Cu(H2O)4]2+為平面正方形結(jié)構(gòu)， [Cu(H2O)2(Cl)2]具有極性的分子的結(jié)構(gòu)式是；(6)與N3－相鄰的Cu+有6個；晶胞的邊長是， 1個晶胞含有Cu+數(shù)=3、N3－數(shù)，晶胞的摩爾質(zhì)量是206g/mol，Cu3N的密度為206g÷NA÷[(2a+2b)×10-10cm]3= g·cm－3。