题目内容
【题目】硼元素、钙元素、铜元素在化学中站有很重要的地位,单质及其化合物在工农业生产和生活中有广泛的应用.
(1)已知CaC2与水反应生成乙炔。请回答下列问题:
①将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液中生成Cu2C2红棕色沉淀,Cu+基态核外电子排布式为 ______。
② CaC2中C22-与O22+互为等电子体,1mol O22+中含有的
键数目为 ______。
③乙炔与氢氰酸反应可得丙烯睛(H2C=CH-C≡N),丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 ______,构成丙烯腈元素中第一电离能最大的是 ______。
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(2)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子间通过氢健相连(如上图1)则1molH3BO3的晶体中有 ______ mol氢键。硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸B(OH)3H2O,它电离生成少量[B(OH)4]-和H+,则[B(OH)4]-的空间构型为 ______。
(3)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如上图2所示(黑点代表铜原子,空心圆代表M原子)。
该晶体化学式为 ______。
已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的化合物属于 ______ (填“离子”、“共价”)化合物。
(4)Cu3N的晶胞结构如上图3,N3-的配位数为 ______ ,Cu+半径为apm,N3-半径为bpm,Cu3N的密度为 ______gcm-3(阿伏加德罗常数用NA表示)。
【答案】1s22s22p63s23p63d10 2NA sp、sp2 N 3 正四面体型 CuCl 共价 6
【解析】
(1)①Cu为29号元素,3d轨道有10个电子,4s轨道有1个电子,Cu原子失去最外层电子形成Cu+,Cu+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10;
②等电子体的结构相似,则O22+中含有三键,所以在1个O22+含有2个
键,故1mol O22+中,含有2NA个
键;
③丙烯腈(H2C=CH-C≡N)中的C分别形成2个
键和3个
键,因此碳原子的杂化轨道类型为sp和sp2杂化;一般情况下非金属性越强,第一电离能越大,H2C=CH-C≡N中N元素非金属性最强,则N的第一电离能最大;
(2)一个H3BO3分子对应着6个氢键,一个氢键对应着2个H3BO3分子,因此含有1mol H3BO3分子的晶体中有3mol氢键,[B(OH)4]-中B原子形成4个共价键,则B原子的价层电子对数为4,为sp3杂化,没有孤电子对,空间结构为正四面体型;
(3)M原子的外围电子排布式为3s23p5,M原子为Cl原子,则
①由晶胞结构可知,Cu原子处于晶胞内部,晶胞中含有4个Cu原子,Cl原子位于顶点与面心上,晶胞中含有Cl原子数目为8×
+6×
=4,因此化学式为CuCl;
②电负性差值大于1.7原子间易形成离子键,小于1.7原子间形成共价键,铜与X的电负性分别为1.9和3.0,差值为1.1小于1.7,形成共价键;
(4)该晶胞中大球个数=12×
=3,小球个数=8×
=1,根据其化学式知,小球为N3-、大球为Cu+,N3-的配位数为6,该晶胞棱长=(2a+2b)×10-10cm,晶胞体积=(2a+2b)3×10-30cm3,晶胞密度=
=
gcm-3=
g