Question

【题目】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+CuSO4+2NH3·H2O= Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O。

（1）写出基态Cu2+的电子排布式：_______________。

（2）PO43-的空间构型是___________________。

（3）P、S元素第一电离能大小关系为_____________________。

（4）氨基乙酸铜分子结构如图，碳原子的杂化方式为_____________，基态碳原子核外电子有__________个空间运动状态。

（5）铜晶体密堆积方式如图所示，铜原子的配位数为___________，铜的原子半径为127.8pm，NA表示阿伏加德罗常数的值，列出晶体铜的密度计算式_________g·cm-3。

Answer 1

【答案】 3d9 正四面体 P>S sp3 sp2 6 12

【解析】（1）铜的原子序数是29，则基态Cu2+的电子排布式为3d9。（2）PO43-中P原子的价层电子对=4+（5+3-4×2）/2=4，且不含孤电子对，所以其空间构型正四面体。（3）P的3p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，能量较低，则P、S元素第一电离能大小关系为P>S；（4）氨基乙酸铜的分子中一种碳有碳氧双键，C原子含有3个σ键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，C原子含有4个σ键，碳的杂化方式为sp3杂化；C原子具有6个核外电子，处于不同能层、能级上的电子具有的能量不同，同一能级上的电子自旋方向相反，故有6种不同的运动状态。（5）根据图可知，Cu的晶胞为面心立方最密堆积，以顶点Cu原子研究，与之最近的Cu原子位于面心上，每个顶点Cu原子为12个面共用，所以Cu的配位数为12；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r=127.8pm=1.278×10-8cm，设晶胞的边长为d，则有，所以d= ，所以晶体铜的密度为： 。