Question

12．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Cu²⁺的外围电子排布式：[Ar]3d⁹．
（2）与 Cu 同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr（填元素符号）．
（3）上述反应方程式中，反应物混合溶液中可以互为等电子体的离子有PO₄^3- 和SO₄^2-．
（4）氨基乙酸铜的分子结构如图1，碳原子的杂化方式为sp³、sp²．

（5）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，则1mol CN^-中含有的π键的数目为2N_A，若此配离子与[Cu（H₂O）₄]²⁺结构相似，则此配离子的空间构型为：正四面体．
（6）当CN^-充当配体时，配位原子是C，判定原因是CN^-与CO为等电子体，结构相似，分子中有三个键，即一个σ键，两个π键，但其中一个π键为配位键，使C原子带部分负电荷，N原子带部分正电荷．
（7）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．
（8）铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为127.8pm，列式计算晶体铜的密度9.0g/cm³．

Answer 1

分析 （1）铜是29号元素，二价铜离子核外有27个电子，根据构造原理写出其核外电子排布式；
（2）铜最外层有1个电子；
（3）根据原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，可以写出等电子体的分子和离子；
（4）根据碳原子的成键情况要以判断碳原子的杂化方式；
（5）一个 CN^-中含有2个π键；
（6）当CN^-充当配体时，配位原子是C，CN^-与CO为等电子体，结构相似，分子中有三个键，即一个σ键，两个π键；
（7）利用均摊法确定其化学式；
（8）根据$ρ=\frac{m}{V}$计算密度．

解答 解：（1）铜是29号元素，二价铜离子核外有27个电子，根据构造原理知，其核外电子排布式为：[Ar]3d⁹，
故答案为：[Ar]3d⁹；
（2）铜最外层有1个电子，在同一周期中最外层一个电子的还有K、Cr，故答案为：K、Cr；
（3）根据原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，可以写出等电子体的分子和离子分别为：PO₄^3-和SO₄^2-，故答案为：PO₄^3-；SO₄^2-；
（4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；
（5）一个 CN^-中含有2个π键，所以1mol CN^-中含有的π键的数目为：2N_A，若此配离子与[Cu（H₂O）₄]²⁺结构相似，则此配离子中心原子的价层电子对为4，且不含孤电子对，所以其空间构型正四面体，故答案为：2N_A；正四面体；
（6）当CN^-充当配体时，配位原子是C，CN^-与CO为等电子体，结构相似，分子中有三个键，即一个σ键，两个π键，但其中一个π键为配位键，使C原子带部分负电荷，N原子带部分正电荷，
故答案为：C；CN^-与CO为等电子体，结构相似，分子中有三个键，即一个σ键，两个π键，但其中一个π键为配位键，使C原子带部分负电荷，N原子带部分正电荷；
（7）该晶胞中，铜原子个数=4+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=7，H原子个数=1+3+6×$\frac{1}{2}$=7，所以其化学式为CuH，故答案为：CuH；
（8）在铜晶胞中含有铜原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，铜的原子半径为127.8pm，所以晶胞的边长为4×$\frac{\sqrt{2}}{2}$×127.8pm，所以晶胞的密度为$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{（4×\frac{\sqrt{2}}{2}×127.8×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=9.0g/cm³，故答案为：9.0g/cm³．

点评 本题考查了物质结构及性质，这些知识点都是考查热点，难点是化学式的确定，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．