Question

【题目】铜及其化合物有着十分重要的用途：如氨基乙酸铜[结构简式为(H2NCH2COO)2Cu]常用作食品补铜剂及矿物元素饲料添加剂，硒化铜纳米晶在光电转化中有着广泛地应用；硫酸铜可用作配制农药等。

（1）基态硒原子的电子排布式为____，基态氮原子电子的空间运动状态有__种，与硒同周期相邻的三种元素第一电离能由大到小的顺序为______

（2）(H2NCH2COO)2Cu氨基乙酸铜中，碳原子的杂化轨道类型是______；与氮原子成键的原子(含氮原子本身)形成的空间构型是__________。

（3）硫酸铜晶体的组成可表示为[Cu(H2O)4]SO4·H2O，实验测得该物质中存在氢键且水分子成“键”情况与冰中类似，则1mol[Cu(H2O)4]SO4·H2O中氢键数目为__NA。

（4）硫酸铜在高温下分解有可能得到CuO、Cu2O、SO2、SO3等物质，其中CuO的熔点为1026℃。

①CuO的晶体类型是_____，熔点Cu2O>Cu2S的原因是______

②SO2与SO3中，属于非极性分子的是__，SO2在溶剂水与溶剂CCl4中，相同温度能溶解更多SO2的溶剂是___________

③铜的某种氧化物的晶胞如下图所示，则该氧化物的化学式为_______，若组成粒子氧、铜的半径分别为rOpm、rCupm，密度ρg/cm3，阿伏加德罗常数值为NA，则该晶胞的空间利用率为______(用含π的式子表示)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d104s24p4 5 Br>As>Se sp2、sp3 三角锥 2 离子晶体 离子半径O2-<S2-,Cu2O晶格能比CuS的大 SO3 H2O Cu2O 10-30

【解析】试题分析：本题考查原子核外电子排布式的书写、第一电离能大小的比较、杂化方式和空间构型的判断、氢键的计算、晶体类型的判断、晶体熔点的比较、物质的溶解性、晶胞的分析和计算。

（1）硒的原子序数为34，Se原子核外有34个电子，根据构造原理，基态硒原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4或[Ar]3d104s24p4。基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，电子排布图为，一个原子轨道就是一种空间运动状态，基态N原子电子的空间运动状态有5种。与Se同周期的相邻的三种元素为As、Se、Br，根据同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，As的价电子排布式为4s24p3，As的4p处于半充满较稳定，第一电离能AsSe，则三种元素的第一电离能由大到小的顺序为：BrAsSe。

（2）氨基乙酸铜中，连接2个H的碳原子为饱和碳原子，该碳原子形成2个碳氢σ键、1个碳碳σ键和1个碳氮σ键，该碳原子为sp3杂化；与氧原子连接的碳原子形成1个碳氧双键（含1个σ键和1个π键）、1个碳氧单键（σ键）和1个碳碳单键（σ键），该碳原子为sp2杂化。N原子形成2个氮氢σ键和1个碳氮σ键，N原子上有1对孤电子对，N原子为sp3杂化，与N原子成键的原子（含氮原子本身）形成的空间构型为三角锥形。

（3）硫酸铜晶体中存在氢键且水分子成“键”情况与冰中类似，1mol冰晶体中存在2mol氢键，则1mol[Cu（H2O）4]SO4·H2O中存在2mol氢键，含氢键数目为2NA。

（4）①CuO的熔点较高，CuO属于离子晶体。熔点Cu2OCu2S的原因是：O2-的离子半径小于S2-，Cu2O的晶格能大于Cu2S。

②SO2的空间构型为V形，SO2为极性分子；SO3的空间构型为平面正三角形，SO3为非极性分子；SO2与SO3中属于非极性分子的是SO3。SO2、H2O都属于极性分子，CCl4属于非极性分子，根据“相似相溶”经验规律，相同温度下，能溶解更多SO2的溶剂是H2O。

③用“均摊法”，晶胞中含Cu：4个，O：8+1=2个，Cu与O的个数比为2:1，该氧化物的化学式为Cu2O。1个晶胞中氧、铜的体积之和为（4πrCu3+2πrO3）10-30cm3；1mol晶体的体积为=cm3，1个晶胞的体积为cm3NA2=cm3，该晶胞的空间利用率为（4πrCu3+2πrO3）10-30cm3cm3=10-30。