题目内容

【题目】已知铜的配合物A结构如图。请回答下列问题:

(1)写出基态Cu的外围电子排布式_____________________________________。

(2)配体氨基乙酸根(H2NCH2COOˉ)受热分解可产生CO2和N2,N2中σ键和π键数目之比是__________;N2O与CO2互为等电子体,则N2O的电子式为____________。

(3)在Cu催化下,甲醇可被氧化为甲醛,甲醛分子中HCO的键角_____(选填“大于”、“等于”或“小于”)120°;甲醛能与水形成氢键,请在如图中表示出来_____。

(4)立方氮化硼如图与金刚石结构相似,是超硬材料。立方氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为___________;

(5)Cu晶体的堆积方式如图所示,设Cu原子半径为a,晶体中Cu原子的配位数为________,晶体的空间利用率为______。(已知:,列式并计算出结果)

【答案】3d104s1 1∶2 大于 4∶1 12 74.76%

【解析】

(1)Cu原子核外有29个电子,根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式;

(2)根据N2的结构式为N≡N判断σ键和π键数目之比;等电子体的结构相似,根据二氧化碳电子式书写N2O的电子式;

(3)甲醛中C是sp2杂化,是平面三角形,结合孤对电子与成键电子对的作用分析判断键角的大小;甲醛分子中的O原子和水分子中的H原子能形成氢键;

(4)该晶胞中N原子在晶胞内部,每个N原子形成4个B-N键,计算判断B-N键个数与B原子个数之比;

(5)Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积,据此判断配位数;立方体的面的对角线长是4r,计算出立方体的棱长和晶胞的体积,根据晶胞的结构计算出Cu原子的个数,最后根据晶体的空间利用率=×100%计算。

(1)Cu原子核外有29个电子,根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,所以基态Cu的外围电子排布式为:3d104s1,故答案为:3d104s1;

(2)N2的结构式为N≡N,σ键和π键数目之比为1∶2;等电子体的结构相似,根据二氧化碳电子式可以书写N2O的电子式为,故答案为:1∶2;;

(3)甲醛中C是sp2杂化,是平面三角形,C原子在三角形内部,C-H与C-H键夹角理论上是120°,但由于有羰基氧的孤对电子的排斥,实际键角应该略小于120°,所以甲醛分子中HCO的键角大于120°;甲醛分子中的O原子和水分子中的H原子能形成氢键,其氢键表示为,故答案为:大于;;

(4)该晶胞中N原子在晶胞内部,个数是4,每个N原子形成4个B-N键,B-N键个数为16;B原子位于晶胞顶点和面心,个数=8×+6×=4,则B-N键与B原子个数之比为16∶4=4∶1,故答案为:4∶1;

(5)Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积,所以配位数是12;由图可知,立方体的面的对角线长是4a,所以立方体的棱长=2a,1个Cu的体积是πa3,晶胞中Cu原子的个数=8×+6×=4个,所以晶体的空间利用率为×100%=74.76%,故答案为:12;74.76%。

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