Question

8．纯铜在工业上主要用来制造导线、电器元件等，铜能形成+1和+2价的化合物．回答下列问题：
（1）写出基态Cu⁺的核外电子排布式：[Ar]3d¹⁰；C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C．
（2）如图是铜的某种氧化物的晶胞示意图，该氧化物的化学式为CuO．
（3）向硫酸铜溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀，在滴加氨水至沉淀刚好全部溶解时可得到蓝色溶液，继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O沉淀．该深蓝色沉淀中的NH₃通过配位键与中心离子Cu²⁺结合；与NH₃分子互为等电子体的一种微粒是PH₃或H₃O⁺等（任写一种）．
（4）CuO在高温下易转化为Cu₂O，其原因是Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定．
（5）设NaCl的摩尔质量为M_r g•mol^-1，食盐晶体的密度为ρ g•cm^-3，阿伏加德罗常数的值为N_A．食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 （1）Cu的原子序数为29，价电子排布为3d¹⁰4s¹；C、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，据此答题；
（2）由晶胞示意图可知，1个晶胞中有4个A，B为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4个；
（3）NH₃中N原子提供孤对电子，Cu²⁺提供空轨道，形成配位键，与NH₃分子互为等电子体的一种微粒具有相同的价电子数和原子数；
（4）CuO中的Cu显+2价，它的价电子排布式为3d⁹，Cu₂O中的Cu显+1价，它的价电子排布式为3d¹⁰所以Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定；
（5）根据NaCl的摩尔质量为M_r g•mol^-1及密度为ρ g•cm^-3，求得晶胞的体积，进而求得棱边长，而两个距离最近的钠离子中心间的距离等于晶胞面对角线的一半，据此答题．

解答 解：（1）Cu的原子序数为29，价电子排布为3d¹⁰4s¹，则基态Cu⁺的核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰，C、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，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：[Ar]3d¹⁰，N＞O＞C；
（2）由晶胞示意图可知，1个晶胞中有4个A，B为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4个，原子个数之比为1：1，该氧化物的化学式为CuO，故答案为：CuO；
（3）NH₃中N原子提供孤对电子，Cu²⁺提供空轨道，二者形成配位键，与NH₃分子互为等电子体的一种微粒具有相同的价电子数8和原子数4，微粒为PH₃或H₃O⁺等，故答案为：配位；sp³；PH₃或H₃O⁺等；
（4）CuO中的Cu显+2价，它的价电子排布式为3d⁹，Cu₂O中的Cu显+1价，它的价电子排布式为3d¹⁰所以Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定，所以CuO高温易转化为Cu₂O．故答案为：Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定；
（5）设晶胞边长为a，在NaCl晶胞中，含4个Cl^-，含4个Na⁺，根据密度公式ρ=$\frac{\frac{4Mr}{N{\;}_{A}}}{{a}^{3}}$，可得a=$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm，所以晶胞面对角线长为$\sqrt{2}×$$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm，而两个距离最近的钠离子中心间的距离等于晶胞面对角线的一半，所以两个距离最近的钠离子中心间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm，故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$．

点评 本题考查较综合，涉及电子排布、晶胞计算、杂化方式、等电子体、离子晶体熔点比较等，侧重原子结构与性质的考查，题目难度中等．