Question

選考[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)] (15分)

鋰—磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu4O(PO4)2，可通過下列反應(yīng)制備：

2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O＝Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O

（1）寫出基態(tài)Cu的第三能層的電子排布式 ，與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有 (填元素符號(hào))，上述方程式中涉及到的N、O元素第一電離能由小到大的順序?yàn)? 。

（2）PO43－的空間構(gòu)型是 。

（3）氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖，氮原子的雜化方式為 。

（4）在硫酸銅溶液中加入過量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2－，則CN-中含有的σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為 。

（5）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如圖所示。則該化合物的化學(xué)式為 。

（6）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為r pm，則晶體銅密度的計(jì)算式為 g/cm3。

Answer 1

（1）3s23p63d10 （1分） K Cr （2分） O＜N （2分）

（2）正四面體（2分）

（3） sp3 （2分）

（4）1︰2 （2分）

（5）CuH （2分）

（6） （2分）

【解析】

試題分析：（1）Cu原子序數(shù)為29，根據(jù)構(gòu)造理論知，基態(tài)銅原子第三能層的電子排布式3s23p63d10 ；核外電子排布式為[Ar]3d104s1，最外層有1個(gè)電子，與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有K Cr；同周期元素由左向右第一電離能逐漸增大，N、O元素第一電離能由小到大的順序?yàn)镺＜N。（2）PO43—中P價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，P與4個(gè)O形成4個(gè)鍵，離子空間構(gòu)型為正四面體。（3）氨基中N形成3個(gè)鍵還有1對(duì)孤對(duì)電子，氮原子的雜化類型為sp3。（4）配合物[Cu(CN)4]2－中CN-含有碳氮三鍵，含有的σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1：2；（5）根據(jù)題給晶體結(jié)構(gòu)單元知，該結(jié)構(gòu)單元為正六棱柱，利用切割法分析，位于面上的原子為2個(gè)晶胞共用，對(duì)1個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1/2，位于頂點(diǎn)上的原子為6個(gè)晶胞共用，對(duì)1個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1/6，位于棱上的原子為3個(gè)晶胞共用，對(duì)1個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1/3，位于內(nèi)部上的原子屬于1個(gè)晶胞，對(duì)1個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1，則該晶胞中銅原子個(gè)數(shù)為12×1/6+2×1/2+4=6,氫原子個(gè)數(shù)為6×1/3+4=6，則該化合物的化學(xué)式為CuH；（6） 銅晶體為面心立方最密堆積，結(jié)構(gòu)如圖：

。在一個(gè)面心立方晶胞中，晶胞邊長(zhǎng)為a，銅原子的金屬半徑為r，根據(jù)簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系得：(4r)2 = a2 + a2，求出a，進(jìn)一步得晶胞的密度的計(jì)算式見答案。

考點(diǎn)：考查核外電子排布、分子空間構(gòu)型、雜化軌道、化學(xué)鍵和晶胞計(jì)算。