题目内容

【题目】Cu的单质和合金在生活、生产中有着广泛的应用。回答下列问题:

(1)Cu的基态原子价电子排布式为___

(2)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是___,反应的化学方程式为___

(3)配离子Cu(CN)32-中,中心离子的杂化类型是___,该配离子的空间构型为___CN-中配位原子是___(填名称)

(4)CaCux合金可看作由如图所示的(a)(b)两种原子层交替堆积排列而成。(a)是由CuCa共同组成的层,层中Cu—Cu之间由实线相连;(b)是完全由Cu原子组成的层,Cu—Cu之间也由实线相连。图中虚线构建的六边形,表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置;(c)是由(a)(b)两种原子层交替堆积成CaCux合金的晶体结构图。在这种结构中,同一层的Ca—Cu距离为294pm,相邻两层的Ca—Cu距离为327pm

①该晶胞中Ca___Cu原子配位(不一定要等距最近)

②同一层中,Ca原子之间的最短距离是___pm,设NA为阿伏加德罗常数的值,CaCu晶体的密度是___g/cm3(用含mn的式子表示)

【答案】3d104s1 过氧化氢为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者共同作用促使反应进行 Cu+H2O2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2 sp2 平面三角形 18

【解析】

(1)根据构造原理分析;

(2)Cu具有还原性,H2O2具有氧化性,二者反应产生的Cu2+可与氨水结合形成络离子;

(3)根据中心离子Cu+结合的配离子的配位数确定其杂化类型及配离子的空间构型,结合配离子中原子结构确定配位原子;

(4)晶胞由ab层交替堆积排列而成,根据原子的相对位置分析判断与Ca原子配位的Cu原子个数;结合微粒的相对位置及晶胞密度计算公式计算晶体密度。

(1)Cu29号元素,核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1,基态原子价电子排布式为3d104s1

(2)H2O2具有强的氧化性,可以将具有还原性的Cu氧化为Cu2+,氨与Cu2+形成配离子,两者共同作用促使反应进行;反应的化学方程式为Cu+H2O2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2

(3)Cu(CN)32-中,中心离子Cu+的杂化类型是sp2杂化,微粒的空间构型是平面三角形,其中配位体CN-中的C原子与中心Cu+结合,所以CN-中配位原子是碳原子;

(4)①该Ca-Cu晶胞由ab层交替堆积排列而成,在a层中Ca原子周围有6Cu原子,在bCa原子周围有12Cu原子,所以该晶胞中Ca6+12=18Cu原子配位;

②晶胞c为平行六面体,a中通过4个相邻的Ca原子的平行四边形为底面,b中平行四边形为晶胞中b层情况:

可知晶胞内部1Cu原子,另外Cu原子位于面上,晶胞中Cu原子数目为1+×8=5,图a中如图所示等腰三角形,锐角为30°,同层相邻Ca-Ca的距离为×294pm=pm

1个晶胞中含有的Ca原子数目为:+1=3,含有的Cu原子个数为:6+6+6×=15,晶胞的体积V=6×m2n cm3=m2n cm3,则晶胞的密度g/cm3=g/cm3

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