Question

14．锂-磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu₄O（PO₄）₂，可通过下列反应制备：2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O

（1）写出基态Cu原子的核外电子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，（NH₄）₂SO₄中涉及到的N、O、S第一电离能由小到大的顺序为S＜O＜N．
（2）写出一种与PO₄^3-互为等电子体的离子SO₄^2-、ClO₄^-．
（3）氨基乙酸铜的分子结构如图1，碳原子的杂化方式sp³、sp²．
（4）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，则1mol[Cu（CN）₄]^2-中含有的π键的数目为8N_A．
（5）Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图2所示．则该化合物的化学式为CuH．

Answer 1

分析 （1）Cu为29号元素，价电子排布为3d¹⁰4s¹；同周期从左到右第一电离能增大，但是第VA和VIA族反常，同主族从上到下第一电离能逐渐减小；
（2）原子数相同、价电子数相同的微粒互为等电子体；
（3）根据碳原子的成键情况要以判断碳原子的杂化方式；
（4）在[Cu（CN）₄]^2- 中，一个 CN^-中含有1个?键，2个π键；
（5）利用均摊法确定其化学式，每个顶点上的原子被6个晶胞占有．

解答 解：（1）铜是29号元素，核外有29个电子，根据构造原理知，其核外电子排布式为：[Ar]3d¹⁰4s¹；同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素，所以N、O元素第一电离能为O＜N，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能S＜O，所以三种元素的第一电离能由小到大的顺序为S＜O＜N，
故答案为：[Ar]3d¹⁰4s¹；S＜O＜N；
（2）原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，PO₄^3-的等电子体有SO₄^2-、ClO₄^-等，
故答案为：SO₄^2-、ClO₄^-；
（3）氨基乙酸铜的分子中一种碳有碳氧双键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，碳的杂化方式为sp3杂化，
故答案为：sp³、sp²；
（4）在[Cu（CN）₄]^2- 中，CN^-的结构式为[C≡N]^-，三键中含有1个σ键与2个π键，所以1mol[Cu（CN）₄]^2- 中含有的π键的数目为8N_A，故答案为：8N_A；
（5）该晶胞中，铜原子个数=3+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=6，H原子个数=1+3+6×$\frac{1}{3}$6，所以其化学式为CuH，故答案为：CuH．

点评 本题考查了物质结构及性质，为高考常见题型，涉及电子排布、第一电离能、微粒空间构型的判断、等电子体、杂化理论的应用、晶胞的计算等，侧重考查学生的分析能力和计算能力，注意该题中每个顶点上的原子被6个晶胞占有而不是8个晶胞占有，为易错点，题目难度中等．