Question

6．铜是应用较为广泛的有色金属．
（1）基态铜原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）金属化合物Cu₂Zn合金具有较高的熔点、较大的强度、硬度和耐磨度．Cu₂Zn合金的晶体类型是金属晶体．
（3）某含铜化合物的离子结构如图1所示．

①该离子中存在的作用力有bc；
a．离子键        b．共价键        c．配位键       d．氢键        e．范德华力
②该离子中第二周期的非金属元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C；
③该离子中N原子的杂化类型有sp²、sp³杂化．
（4）铜与氧形成化合物的晶体结构如图2．
该化合物的化学式为Cu₂O，O的配位数是8．
若该晶胞参数为d nm，该晶体的密度为$\frac{576×1{0}^{21}}{{d}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外电子数为29，根据能量最低原理与洪特规则特例书写；
（2）Cu₂Zn合金的晶体类型是金属晶体；
（3）①由图可知，铜离子与N、O原子之间形成配位键，非金属原子之间形成共价键；
②离子中第二周期元素为C、N、O，同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素；
③离子中存在C=N双键中的N原子形成3个σ键，另外N原子形成4个σ键，均没有孤电子对；
（4）Cu原子处于晶胞内部，O原子处于晶胞顶点与面心，利用均摊法计算晶胞中Cu原子、O原子数目，进而确定晶体的化学式；以上底面面心O原子研究，与之最近的Cu原子有8个，为晶胞中上层4个Cu原子，及面心氧原子所在另外晶胞中下层4个Cu原子，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）Cu原子核外电子数为29，根据能量最低原理与洪特规则特例，其核外电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）Cu₂Zn合金的晶体类型是金属晶体，故答案为：金属晶体；
（3）①由图可知，铜离子与N、O原子之间形成配位键，非金属原子之间形成共价键，故选：bc；
②离子中第二周期元素为C、N、O，同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
③离子中存在C=N双键中的N原子形成3个σ键，另外N原子形成4个σ键，均没有孤电子对，分别采取sp²、sp³杂化，故答案为：sp²、sp³杂化；
（4）Cu原子处于晶胞内部，O原子处于晶胞顶点与面心，晶胞中Cu原子数目为8、O原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶体的化学式为Cu₂O；以上底面面心O原子研究，与之最近的Cu原子为晶胞中上层4个Cu原子，及面心氧原子所在另外晶胞中下层4个Cu原子，O原子配位数为8，晶胞中Cu原子数目为8、O原子数目为4，晶胞体积V=（d×10^-7cm）³，则ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{（8×64+4×16）}{{N}_{A}}}{（d×1{0}^{-7}）^{3}}$=$\frac{576×1{0}^{21}}{{d}^{3}{N}_{A}}$，故答案为：Cu₂O；8；$\frac{576×1{0}^{21}}{{d}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、晶体类型与性质、电离能、化学键、杂化方式、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．