Question

5．将汽车尾气中含有的CO利用不仅能有效利用资源，还能防治空气污染．工业上常用CO与H₂在由Al、Zn、Cu等元素形成的催化剂作用下合成甲醇．

（1）如图1是某同学画出CO分子中氧原子的核外电子排布图，请判断该排布图错误（填“正确”或“错误”），理由是违背泡利不相容原理（若判断正确，该空不用回答）．
（2）向CuSO₄溶液中加入足量氨水可得到深蓝色[Cu（NH₃）₄]SO₄溶液，[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含配位键是通过配位体分子的氮原子（或N）给出孤电子对．
（3）氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多．
氧元素与氟元素能形成OF₂分子，该分子的空间构型为V形；与NO₂⁺等电子体的分子N₂O、CO₂，根据等电子体原理在NO₂⁺中氮原子轨道杂化类型是sp杂化；O₂²⁺与N₂是等电子体，1mol O₂²⁺中含有的π键数目为2N_A个．
（4）甲醛与新制Cu（OH）₂悬浊液加热可得砖红色沉淀Cu₂O，已知Cu₂O晶胞的结构如图2所示：在该晶胞中，Cu⁺的配位数是2．

Answer 1

分析 （1）由图1电子轨道排布图可知，2p能级的其中1个轨道2个电子自旋方向相同，违背泡利原理；
（2）Cu²⁺ 含有空轨道，为中心离子，而NH₃中的N原子含有孤对电子，NH₃为配体；
（3）根据价层电子对互斥理论确定该分子的空间构型；等电子体是指具有相同电子总数和原子总数的分子或离子；根据价层电子对互斥理论确定N原子轨道杂化类型；等电子体结构相似，O₂²⁺和N₂分子为等电子体，其结构和N₂结构相似，根据氮气分子结构计算1mol O₂²⁺中含有的π键数目；
（4）根据均摊法可知，晶胞中大球数目为2，小球数目为4，二者数目之比为1：2，由于为Cu₂O晶胞的结构，故大球为O原子、小球为Cu原子，结合氧原子配位数确定．

解答 解：（1）由图1电子轨道排布图可知，2p能级的其中1个轨道2个电子自旋方向相同，违背泡利不相容原理，
故答案为：错误；违背泡利不相容原理；
（2）Cu²⁺ 含有空轨道，为中心离子，接受电子，氨气的电子式为，而NH₃中的N原子含有孤对电子，给出孤电子对，NH₃为配体；
故答案为：氮原子（或N）；
（3）OF₂分子中O原子价层电子对个数=2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，且含有2个孤电子对，所以其空间构型为V形，NO₂⁺中含有3个原子、22个电子数，则与NO₂⁺等电子体的分子有N₂O、CO₂等；NO₂⁺离子中氮原子价层电子对个数为：2+$\frac{1}{2}$（5-1-2×2）=2，所以NO₂⁺中氮原子为sp杂化；O₂²⁺和N₂分子为等电子体，其结构和N₂结构相似，一个氮气分子中含有2个π键，所以一个O₂²⁺中含有两个π键，则1mol O₂²⁺中含有的π键数目为2N_A，
故答案为：V形；N₂O、CO₂；sp；2N_A；
（4）根据均摊法可知，晶胞中大球数目为8×$\frac{1}{8}$+1=2，小球数目为4，二者数目之比为1：2，由于为Cu₂O晶胞的结构，故大球为O原子、小球为Cu原子，氧原子配位数为4，则该晶胞中，Cu⁺的配位数是2，
故答案为：2．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及核外电子排布、配位键、杂化轨道理论、晶体结构计算等知识，题目难度中等，注意掌握判断原子轨道杂化方式的方法，试题培养了学生分析、理解能力及灵活应用能力，难点是晶胞计算，易错点为（3）．