Question

16．Cu₃N具有良好的电学和光学性能，在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中，发挥着广泛的、不可替代的巨大作用．
（1）与N^3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是V形．
（2）Cu具有良好的导电、导热和延展性，请解释Cu具有导电性的原因．
（3）在Cu的催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是sp³、sp²，乙醛分子中H-C-O的键角大于乙醇分子中的H-C-O的键角（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（4）Cu⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，其在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu²⁺和Cu，但CuO在高温下会分解成Cu₂O，试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu₂OCu⁺的3d轨道上电子全满其结构稳定
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H₂O被Cl-取代有两种不同的结构，试画出[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有极性的分子的结构式．
（6））Cu₃N的晶胞结构下图所示：
N^3-的配位数为6，Cu⁺半径为apm，N^3-半径为b pm，Cu₃N的密度$\frac{103×10{\;}^{30}}{4（a+b）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm³．（阿伏加德罗为常数用N_A表示）．

Answer 1

分析 （1）与N^3-含有相同电子数的微粒为等电子体，如NO₂^-，等电子体结构相似，根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（2）含有自由电子的金属单质能导电；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4个σ键，醛基上的碳原子含有3个σ键，据此判断碳原子的杂化方式，碳原子杂化方式不同导致其键角不同；
（4）Cu⁺的核外有28个电子，根据构造原理书写其基态离子核外电子排布式，原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H₂O被Cl^-取代有两种不同的结构，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有极性的分子，说明该分子的结构不对称；
（6）Cu₃N的晶胞结构如图，大球个数=12×$\frac{1}{4}$=3，小球个数=$\frac{1}{8}$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位数=3×2=6，Cu₃N的密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）与N^3-含有相同电子数的微粒为等电子体，如NO₂^-，得电子体结构相似，亚硝酸根离子中N原子价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$×（5+1-2×2）=3且含有一个孤电子对，所以为V形结构，
故答案为：V形；
（2）铜属于金属晶体，晶体中含有可以自由移动的电子，通电后定向移动，所以能导电，
故答案为：Cu为金属晶体，晶体中存在可自由移动的电子，通电后定向移动；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4个σ键，醛基上的碳原子含有3个σ键，所以甲基中的碳原子采用sp³杂化，醛基中的碳原子采用sp²杂化，醛基中碳原子采用sp²杂化、乙醇中含有醇羟基的碳原子采用sp³杂化，导致乙醛分子中H-C-O的键角大于乙醇分子中的H-C-O的键角，
故答案为：sp³、sp²；大于；
（4）Cu⁺的核外有28个电子，根据构造原理知其基态离子核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定，Cu⁺的3d轨道上全满，稳定，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；Cu⁺的3d轨道上电子全满其结构稳定；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H₂O被Cl^-取代有两种不同的结构，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有极性的分子，说明该分子的结构不对称，则其结构式为，
故答案为：；
（6）Cu₃N的晶胞结构如图，大球个数=12×$\frac{1}{4}$=3，小球个数=$\frac{1}{8}$=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位数=3×2=6，晶胞的体积=[（2a+2b）×10^-10cm]³，Cu₃N的密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{N{\;}_{A}}}{[（2a+2b）×10{\;}^{-10}]{\;}^{3}}$g/cm³=$\frac{103×10{\;}^{30}}{4（a+b）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm³，
故答案为：6；$\frac{103×10{\;}^{30}}{4（a+b）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$．

点评 本题考查了物质结构和性质，涉及晶胞的计算、原子杂化、核外电子排布等知识点，根据密度公式、价层电子对互斥理论、构造原理等知识点来分析解答，这些知识点都是考试热点，难点是晶胞的计算，明确各个字母的含义，注意（1）中采用知识迁移的方法进行解答，题目难度中等．