题目内容
【题目】(化学---选修3:物质结构和性质)锂—磷酸氧铜电池正极的的活性物质是Cu4O(PO4)2,可通过下列反应制备:2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
(1)写出基态Cu2+的核外电子排布式:____________,与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有___________(填元素符号),上述方程式中涉及到的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为________________。
(2)PO43-的空间构型是___________。
(3)与NH3具有相同空间构型和键合形成的分子或离子有_________、___________(各举一例)
(4)氨基乙酸铜的分子结构如图,氮原子的杂化方式为______________。
(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物[Cu(CN)4]2-,则1molCN-中含有的π键的数目为___________。
(6)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式
为______________________。
(7)铜晶体为面心立方最密堆积,铜的原子半径为127.8pm,列出晶体铜的密度表达式____________。
【答案】(1)[Ar]3d9 (1分),K Cr(2分),O<N(1分)(2)正四面体(1分)
(3)PH3或AsH3(1分)、H3O+或CH3-等(1分)(4)sp3 sp2 (2分)
(5)2NA(2分) (6)CuH(2分) (7)9.0g/cm-3
【解析】
试题分析:(1)Cu是29号元素,其基态Cu2+的核外电子排布式为:[Ar]3d9。与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr。7号元素N原子的电子排布式为1s22s22p3.8号元素O原子的电子排布式为1s22s22p4,当元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时,能量低比较稳定。N原子的电子处于半充满状态,是稳定状态。所以N、O元素第一电离能由小到大的顺序为O<N。
(2)PO43-中中心原子的价层电子对数=,所以其空间构型是正四面体。
(3)与NH3互为等电子体的分子有CH4、H2O、HF、PH3 或AsH3;离子有NH4+、H3O+、OH-、CH3-等。
(4)在氨基乙酸铜的分子中-CH2-碳原子为sp3 杂化,羰基碳原子为sp2杂化。
(5)在CN-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的,含有的2个π键。所以1 mol CN-中含有的π键的数2NA。
(6)在该化合物的晶胞中Cu:12×(1/6)+2×(1/2)+3=6,H:6×(1/3)+1+3=6所以Cu:H=1:1,故该化合物的化学式为 CuH。
(7)铜晶体为面心立方最密堆积,则每个晶胞中含有铜的原子:8 ×(1/8)+6×(1/2)=4。Cu原子半径为127.8pm=1.278×10-10cm,假设晶体铜的密度为p,晶胞的边长为D.,
则晶胞的体积是d3,则p·d3=(4×64)/NA,解得p=
。
