Question

【题目】铜及其化合物在生产生活中用途广泛。回答下列问题：

（1）目前，低压甲醇铜基催化剂的主要组分是CuO、ZnO和Al2O3，下列氧原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是______（填序号）。

A．

B．

C．

D．

（2）铜离子是人体内多种酶的辅因子，某化合物与Cu+结合形成如下图所示的离子。

①该离子中含有化学键的类型有______（填序号）。

A．极性键 B．离子键 C．非极性键 D．配位键

②该离子中碳原子的杂化方式有______。

③H、N、Cu三种元素的电负性由大到小的顺序是______。

（3）甲醇（CH3OH）在Cu催化作用下被氧化成甲醛（HCHO）。甲醛分子内σ键与π键个数之比为______。甲醇分子内的O-C-H键角______（填“大于”“等于”或“小于”）甲醛分子内的O-C-H键角。

（4）某磷青铜晶胞结构如下图所示：

①其中原子坐标参数A为（0，0，0）；B为（0，，）。则P原子的坐标参数为______。

②该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有______个，这些Sn原子所呈现的构型为______。

③若晶体密度为agcm3，最近的Cu原子核间距为______pm（用含NA和a的代数式表示）。

Answer 1

【答案】D ACD sp2、sp3 N>H>Cu 3:1 小于 （，，） 4 平面正方形 ×1010

【解析】

（1）依据能量最低原理回答；

（2）①同种非金属元素之间存在非极性键，不同非金属元素之间存在极性键，含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子间存在配位键；

②该离子中有碳碳双键和碳碳单键；

③在元素周期表中，通常非金属性越强的电负性越大，非金属性的电负性大于金属的电负性；

（3）根据原子形成共价键的规律，并结合甲醛分子的结构式回答；根据杂化轨道理论先判断出甲醛分子与甲醇分子氧原子紧邻的碳原子的杂化方式，再根据立体构型判断键角大小；

（4）①根据几何结构建立空间直角坐标系，找出对应点的坐标；

②根据晶胞结构结合均摊法计算作答；距离最近的原子所在的空间位置判断其空间构型；

③观察晶胞结构判断最近的Cu原子核间距与边长之间的关系，分析作答。

（1）原子的核外电子离核越近能量越低，离核越远能量越高，故D项所示的核外排布图能量最高，故D项正确，

答案为：D；

（2）①该离子中，氮原子和氮原子之间、碳原子和碳原子之间都存在非极性键，碳原子和氮原子之间、氮原子和氢原子之间、碳原子和氢原子之间都存在极性键，铜原子和氮原子间存在配位键；

故答案为：ACD；

②该离子中以碳碳双键存在的碳原子采用sp2杂化，以碳碳单键结构存在的碳原子采用sp3杂化方式，

故答案为：sp2、sp3；

③在元素周期表中，通常非金属性越强的电负性越大，则N > H，又金属的电负性一般小于非金属的电负性，则Cu<H，因此H、N、Cu三种元素的电负性从大到小依次为N>H>Cu，

故答案为：N>H>Cu；

（2）一个共价单键由一个σ键组成，一个共价双键由一个σ键与一个π键组成，而甲醛分子的结构式为：，其分子内所含σ键的个数为3，π键个数为1，因此σ键与π键个数之比为3:1；甲醛中C原子形成3个σ键，为sp2杂化，是平面三角形结构，键角为120，甲醇分子内碳原子形成4个σ键，无孤电子对，杂化方式为sp3杂化，是四面体结构，OCH键角约为10928′,键角小于120，所以甲醇分子内OCH键角比甲醛分子内OCH键角小，

故答案为：3:1；小于；

（4）①对照晶胞图示、坐标系及A、B点坐标，选A为参照点，P在晶胞内的体心处，由空间立体几何关系可推知D的坐标为：（，，），

故答案为：（，，）；

②该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有4个，这些Sn原子所呈现的构型为平面正方形，

故答案为：4；平面正方形；

③由均摊法可知，该晶体的一个晶胞中有1个Sn、3个Cu和1个P原子，故该晶胞的摩尔质量为 342 g/mol,则一个晶胞质量 g,设立方体边长为x,铜原子间最近距离为d,则d2=()2+()2,d = x,结合密度ρ= ，

V = x3 = = cm3，x = cm，则d = x = cm = ×1010 pm，

故答案为：×1010。