题目内容
【化学—--选修3:物质结构与性质】(15分)
金属铜与金属锰及其化合物在工业上有着广泛的应用:
(1)Cu2+的外围电子排布图可表示为_______________________________________;
(2)Mn基态原子核外处在能量最高的能级上的电子共有________种不同的运动状态;
(3)在铜锰氧化物的催化下,空气中CO被氧化成CO2,HCHO被氧化成CO2和H2O
① N3-和CO2是等电子体,则N3-的结构式为_________________________________;
② HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为___________________________________;
(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为______________________________;
(5) 用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361pm(提示:3.613=47.05),又知铜的密度为9.00g·cm-3,则铜晶胞的质量是________________________g(保留两位小数);阿伏加德罗常数为_____________________________________(列式计算,保留两位小数)。
【知识点】物质结构、原子核外电子排布、晶胞计算
【答案解析】 (1)①(2分) (2)5(2分)
| E | E | E | E | # |
3d
(3)①[N=N=N]- (2分) ②sp2 (2分)
(4)
(2分)
(5) 4.23×10-22g(2分) M(Cu)=64g/mol=
×NA, NA=6.05×1023mol-1(3分)
| E | E | E | E | # |
| 3d |
解析:(1)Cu2+是铜原子失去4S上1个电子和3d上1个电子,外围为3d9外围电子排布图可表示为
(2)Mn基态原子核外处在能量最高的能级上的电子为3d有5个电子,所以有5种不同的运动状态。
(3)① N3-和CO2是等电子体,CO2是直线型分子,所以N3-离子也是直线型,得其结构式为[N=N=N]- ② HCHO分子中C原子形成3个σ键,杂化轨道数为3,则杂化类型为sp2
(4)铜原子和4个羟基形成4个配位键,得![]()
(5)1pm=10-10cm,故一个晶胞的体积为(361×10-10cm)3=4.7×10-23cm3;晶胞的质量=体积×密度,故一个晶胞的质量为4.7×10-23cm3×9.00g•cm-3=4.23×10-22g。金属铜晶胞为面心立方最密堆积则每个晶胞含有4个铜原子,铜的摩尔质量=1/4×晶胞质量×NA,所以64g•mol-1=1/4×4.23×10-22g×NA,得NA=6.05×1023mol-1。
【思路点拨】本题考查了物质结构原子结构、等电子体、杂化轨道有关知识,难度不大。