Question

8．氨是重要的化工原料，用途广泛．
（1）合成氨工厂常用醋酸二氨合铜（由[Cu（NH₃）₂]⁺和CH₃COO^-构成）溶液吸收对氨合成催化剂（铁粉）有毒害的CO气体．
①醋酸二氨合铜所含的元素中，第一电离能最大的是N．（填元素符号）
②醋酸二氨合铜所含元素的单质，所属的晶体类型有bcd（填序号）．
a．离子晶体　　　 b．分子晶体　　　 c．原子晶体　　 d．金属晶体
③第4周期中，基态原子与基态Cu原子未成对电子数目相同的元素有4种（不包括Cu）．
④铜单质为面心立方晶体，其晶胞如图1．如果Cu的原子半径为a cm，阿伏加德常数的值为N_A，则此种Cu单质的密度表达式为$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．（相对原子质量Cu：64）
（2）BF₃气体与NH₃相遇立即生成一种白色晶体：
BF₃+NH₃=F₃B-NH₃．写出两种与BF₃具有相同空间构型的阴离子CO₃^2-、、NO₃^-．
（3）NH₃可用于合成尿素、硫酸铵等氮肥．某化肥厂从生产的硫酸铵中检出一种组成为N₄H₄（SO₄）₂的物质．该物质在水溶液中以SO₄^2-和N₄H₄⁴⁺两种正四面体构型的离子存在．N₄H₄⁴⁺遇碱生成一种形似白磷的N₄分子．在图2画出N₄H₄⁴⁺的结构（标明其中的配位键）．

Answer 1

分析 （1）①非金属性越强，第一电离能越大，同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；
②醋酸二氨合铜所含元素的单质有Cu、氢气、氮气、氧气、金刚石、石墨等；
③基态Cu原子未成对电子数目为1，第4周期中，其它基态原子含有1个单电子的外围电子排布为4s¹、3d¹4s²、4s²4p¹、4s²4p⁵；
④根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目，表示出晶胞质量，处于面对角线上的原子相邻，Cu的原子半径为a cm，则晶胞棱长为4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度；
（2）与BF₃具有相同空间构型的阴离子，可以是互为等电子体的微粒；
（3）将白磷分子中P原子替换成N原子，每个N原子与H原子之间形成配位键．

解答 解：（1）①非金属性越强，第一电离能越大，同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能由小到大的顺序为：Cu＜H＜C＜O＜N，所以第一电离能最大的是N；
故答案为：氮；
②醋酸二氨合铜所含元素的单质有Cu、氢气、氮气、氧气、金刚石、石墨等，铜属于金属晶体，金刚石属于原子晶体，氧气和氢气属于分子晶体；
故答案为：b、c、d；
③Cu的外围电子排布为3d¹⁰4s¹，只有1个未成对电子，第4周期元素中，其它基态原子含有1个单电子的外围电子排布为4s¹、3d¹4s²、4s²4p¹、4s²4p⁵，分别为K、Sc、Ga、Br，共有4种元素；
故答案为：4；
④晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为4×$\frac{65}{{N}_{A}}$g，处于面对角线上的原子相邻，Cu的原子半径为a cm，则晶胞棱长为4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm，则晶体密度为：4×$\frac{64}{{N}_{A}}$g，÷（2$\sqrt{2}$a cm）³=$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$；
（2）与BF₃具有相同空间构型的阴离子，可以是互为等电子体的微粒，如CO₃^2-、NO₃^-等，
故答案为：CO₃^2-、NO₃^-；
（3）将白磷分子中P原子替换成N原子，没有N原子与H原子之间形成配位键，N₄H₄⁴⁺的结构为：，
故答案为：．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及第一电离能、晶体类型判断、核外电子排布、等电子体运用、微粒的空间结构、配位键、晶胞计算等，是对物质结构主干知识的综合考查，（2）中注意根据等电子体进行解答．