Question

12．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、不可替代的作用．
（1）Cu⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；N元素與O元素的第一電離能比較：N＞O（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）與N^3-含有相同電子數(shù)的四原子分子的空間構(gòu)型為三角錐型．
（3）在Cu催化作用下，乙醇可被空氣氧化為乙醛（CH₃CHO），乙醛分子中醛基（        ）碳原子的雜化方式為sp²；乙醇的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因?yàn)橐掖挤肿娱g存在氫鍵．
（4）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)H₂O被Cl^-取代可生成Cu（H₂O）₂Cl₂，試畫(huà)出其具有極性的分子的結(jié)構(gòu)式：．
（5）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，N^3-的配位數(shù)為6  ；若晶胞棱長(zhǎng)為a nm，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則Cu₃N的密度ρ=$\frac{206}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g/cm³（用含a和N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外有29個(gè)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(gè)電子生成Cu⁺，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)Cu⁺核外電子排布式；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(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（2）與N^3-含有相同電子數(shù)的四原子分子為NH₃，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（3）乙醛分子中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；乙醇分子間可形成氫鍵導(dǎo)致沸點(diǎn)較高；
（4）[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(shuō)明該分子的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)；
（5）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)=8×$\frac{1}{8}$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數(shù)為6，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算密度．

解答 解：（1）Cu原子核外有29個(gè)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(gè)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；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(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能大小順序是N＞O；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；＞；
（2）與N^3-含有相同電子數(shù)的四原子分子為NH₃，NH₃分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$×（5-3×1）=4，且含有一個(gè)孤電子對(duì)，中心原子采用sp³雜化，所以為三角錐型結(jié)構(gòu)；
故答案為：三角錐型；
（3）乙醛分子中醛基上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，所以醛基中碳原子采用sp²雜化；乙醇分子間可形成氫鍵，增加了分子之間的作用，乙醛不能形成氫鍵，所以乙醇的沸點(diǎn)高于乙醛，
故答案為：sp²；乙醇分子間存在氫鍵；
（4）[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(shuō)明該分子的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，則其結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：；
（5）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)=8×$\frac{1}{8}$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數(shù)為6，該晶胞棱長(zhǎng)=（a+b）pm=（2a+2b）×10^-10cm，晶胞體積=（a×10^-7）³cm³，晶胞密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{206}{N{\;}_{A}}}{（a×10{\;}^{-7}）{\;}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{206}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3；
故答案為：6；$\frac{206}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$；

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算、微粒空間構(gòu)型判斷、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查分析、計(jì)算、空間想象能力，明確均攤法、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、構(gòu)造原理等知識(shí)點(diǎn)即可解答，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算方法，題目難度中等．