Question

【题目】利用铜萃取剂M，通过如下反应实现铜离子的富集：

（1）关于M所含元素的说法正确的是______________。

A.电负性由大到小顺序:O>N>C>H

B.第一电离能由大到小的顺序：O>N>C

C.氮原子以sp2杂化轨道与氧原子形成σ键

D.从物质分类角度M属于芳香烃，M中所有的碳原子不可能共面

E.组成M元素的氢化物稳定性：CH4＜H2O＜NH3

（2）上述反应中断裂和生成的化学键有_______（填序号）。

A.氢键 B.配位键 C.金属键 D.范德华力 E.共价键 F.离子键

（3）M与W（分子结构如上图）相比，M的水溶性小，更利于Cu2+的萃取。M水溶性小的主要原因是_______________。

（4）基态Cu2+的外围电子排布图为________________，Cu2+等过渡元素水合离子是否有颜色与原子结构有关，且存在一定的规律。判断Sc3+、Zn2+的水合离子为无色的依据是_____________________________________________________________。

离子	Sc3+	Ti3+	Fe2+	Cu2+	Zn2+
颜色	无色	紫红色	浅绿色	蓝色	无色

（5）已知：Y原子最高价氧化物对应水化物的酸性最强。铜与Y形成化合物的晶胞如附图所示(黑点代表铜原子，空心圆代表Y原子)。

①该晶体的化学式为_______________。（用元素符号表示）

②已知铜和Y原子的电负性分别为1.9和3.0，则铜与Y原子形成的化合物属于____________(填“离子”或“共价”)化合物。

③已知该晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体中铜原子与Y原子之间的最短距离为_______________pm(只写计算式)。

Answer 1

【答案】ACBEM能形成分子内氢键，使溶解度减小3d轨道上没有未成对电子（3d轨道上电子为全空或全满）CuCl共价××1010或×1010或×1010

【解析】

（1）M所含元素为C、H、O、N；

A.元素的非金属性越强，电负性越强；即同周期自左而右电负性增大；同一主族元素从上到下电负性逐渐减小；

B.同周期元素从左到右元素的第一电离能逐渐减小，则C元素的最小，由于N的2p轨道电子为半充满状态，难以失去电子，第一电离能大于O；

C.由结构简式可知N原子共形成3对共价键，1个配位键，即N原子采取sp2杂化；

D.芳香烃是含有苯环的烃，只含碳氢两种元素；

E.元素的非金属性越强，氢化物越稳定，以此解答。

(2)酚羟基中O-H间断裂，铜离子与O原子、N原子之间形成配位键，据此解答即可；

（3）分子内氢键的存在，导致水溶性减小，据此解答即可；

（4）根据核外电子排布规律书写Cu原子的核外电子排布式，电子按能层高低进行失去，进而书写Cu2+的外围电子排布图；判断Sc3+、Zn2+离子的原子核外3d轨道上是否含有电子来判断是否有颜色；

（5）①Y原子最高价氧化物对应水化物的酸性最强，可知Y是氯元素（Cl），该晶胞中铜原子个数=4，Cl原子个数=8× 1/8 +6× 1/2=4；

②电负性差大于1.7的键一般是离子键，小于1.7的一般为共价键，据此判断；

③Cu原子与周围的4个Cl原子形成正四面体结构，正四面体体心的Cu与晶胞顶点Cl原子距离最短，它们的连线处于晶胞体对角线上，且为晶胞体对角线长度的 1/4 ，根据晶胞含有原子数目计算晶胞质量，结合密度计算晶胞体积，进而计算晶胞棱长，晶胞体对角线长度为棱长的 倍。

（1）A.元素的非金属性越强，电负性越强；即同周期自左而右电负性增大；同一主族元素从上到下电负性逐渐减小，故电负性由大到小顺序:O>N>C>H，A正确；

B.同周期元素从左到右元素的第一电离能逐渐减小，则C元素的最小，由于N的2p轨道电子为半充满状态，难以失去电子，第一电离能大于O，所以第一电离能从大到小的顺序为：N＞O＞C，B错误；

C.由结构简式可知N原子共形成3对共价键，1个配位键，即N原子采取sp2杂化，故C正确；

D.芳香烃是含有苯环的烃，故M不属于芳香烃，D错误；

E.元素的非金属性越强，氢化物越稳定，则组成M元素的氢化物稳定性：CH4＜NH3＜H2O，故E错误；

因此，本题答案为：AC；

（2）M中酚羟基中O-H间断裂，铜离子与O原子、N原子之间形成配位键，

因此，本题答案为：BE；

（3）由于M能形成分子内氢键，使溶解度减小，

因此，本题答案为：M能形成分子内氢键，使溶解度减小；

（4）Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故基态Cu2+的外围电子排布图为，Zn2+离子的原子核外排布式为1s22s22p63s23p63d10，d轨道上有10个电子，故Zn2+无色，Sc3+离子的原子核外排布式为1s22s22p63s23p6，其d轨道上有0电子，处于全空，故没有颜色，

因此，本题答案为：；3d轨道上没有未成对电子（3d轨道上电子为全空或全满）；

（5）Y原子最高价氧化物对应水化物的酸性最强，可知Y是氯元素（Cl）。

①该晶胞中铜原子个数=4，Cl原子个数=8× 1/8 +6× 1/2 =4，所以其化学式为CuCl；

②铜和的电负性相差3.01.9=1.1，电负性差大于1.7的键一般是离子键，小于1.7的一般为共价键，故Cu与Y形成的化合物属于共价化合物，故答案为：共价；

③四面体的中心原子与两个顶点形成的夹角为109°28′，设铜原子与Y原子之间的距离（即中心原子与顶点的距离）为x，立方体边长a，则四面体的边长为 a，则由余弦定理可得：(a)2=x2+x2-2x2cos109°28′，x=，由于cos2α=1-2sin2α，

所以cos109°28′=1-sin254°44′，1-cos109°28′=sin254°44′，x=，

晶体体积为 zM/NAρ，z表示一个晶胞中含有的CuCl的数目，已知z=4，

a=×1010，x=×1010。

由于sin54°44′=cos35°16′，x=×1010。

四面体顶点到中心的距离与四面体边长的关系为x= a=a，故x=××1010pm。

因此，本题答案为：××1010或×1010或×1010。