Question

20．一项科学研究成果表明，铜锰氧化物（CuMn₂O₄）能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛（HCHO）．
（1）向一定物质的量浓度的Cu（NO₃）₂和Mn（NO₃）₂溶液中加入Na₂CO₃溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn₂O₄．
①Cu²⁺基态的核外电子排布式可表示为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹或[Ar]3d⁹．
②CO₃^2-的空间构型是平面正三角形（用文字描述）．
（2）在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO₂，HCHO 被氧化为CO₂和H₂O．
①写出一种与CO分子互为等电子体的离子的化学式CN^-（或NO⁺）．
②HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为sp²．
③1mol CO₂中含有的σ键数目为2mol或2×6.02×10²³或2N_A．
（3）向CuSO₄溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）₄]^2-．[Cu（OH）₄]^2-的结构可用示意图表示为．（不考虑空间构型）

Answer 1

分析 （1）①Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，Cu原子失去2个电子生成Cu²⁺，根据构造原理书写铜离子核外电子排布式；
②碳酸根离子中C原子价层电子对个数=3+$\frac{4+2-3×2}{2}$=3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断碳酸根离子空间构型；
（2）①原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，与CO互为等电子体的微粒中含有2个原子且价电子数为10；
②甲醛分子中C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化方式；
③二氧化碳的结构式为O=C=O，每个二氧化碳分子中含有2个σ键；
（3）[Cu（OH）₄]^2-中Cu原子和氢氧根离子之间存在配位键，配位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，该微粒中Cu原子含有空轨道、O原子含有孤电子对．

解答 解：（1）①Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，Cu原子失去2个电子生成Cu²⁺，根据构造原理书写铜离子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹或[Ar]3d⁹，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹或[Ar]3d⁹；
②碳酸根离子中C原子价层电子对个数=3+$\frac{4+2-3×2}{2}$=3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断碳酸根离子空间构型为平面正三角形，故答案为：平面正三角形；
（2）①原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，与CO互为等电子体的微粒中含有2个原子且价电子数为10，所以与CO互为等电子体的离子有CN^-（或NO⁺），故答案为：CN^-（或NO⁺）；
②甲醛分子中C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化方式为sp² ，
故答案为：sp² ；
③二氧化碳的结构式为O=C=O，每个二氧化碳分子中含有2个σ键，则1mol CO₂中含有的σ键数目为2mol或2×6.02×10²³或2N_A，
故答案为：2mol或2×6.02×10²³或2N_A；
（3）[Cu（OH）₄]^2-中Cu原子和氢氧根离子之间存在配位键，配位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，该微粒中Cu原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以[Cu（OH）₄]^2-的结构可用示意图表示为，
故答案为：；

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及原子核外电子排布式的书写、微粒空间构型判断、等电子体、原子杂化方式判断、配位键等知识点，明确原子或物质结构、基本概念是解本题关键，难点是判断微粒空间构型及原子杂化方式判断．