Question

Cu₃N具有良好的电学和光学性能，在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中，发挥着广泛的、不可替代的巨大作用．
（1）N位于周期表中第

 

周期

 

族，与N^3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是

 

．
（2）C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为

 

．
（3）Cu+的电子排布式为

 

，其在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu ²⁺和Cu，但CuO在高温下会分解成Cu₂O，试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu₂O

 

．
（4）在Cu的催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是

 

，乙醛分子中H-C-O的键角

 

乙醇分子中的H-C-O的键角．（填“大于”、“等于”或“小于”）
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H2O被Cl-取代有两种不同的结构，试画出[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有极性的分子的结构式

 

．
（6）Cu₃N的晶胞结构如图，N^3-的配位数为

 

，Cu⁺半径为a pm，N^3-半径为bpm，Cu₃N的密度

 

g/cm³．（阿伏加德罗为常数用N_A表示）（1pm=10^-10 cm）

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,极性分子和非极性分子,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：（1）N位于周期表中第二周期第VA族，与N^3-含有相同电子数的微粒为等电子体，如NO₂^-，等电子体结构相似，根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（2）同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势，但N元素原子的2p能级含有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，失去第1个电子需要的能量较大；
（3）Cu⁺的核外有28个电子，根据构造原理书写其基态离子核外电子排布式，原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定；
（4）乙醛分子中甲基上碳原子含有4个σ键，醛基上的碳原子含有3个σ键，据此判断碳原子的杂化方式，碳原子杂化方式不同导致其键角不同；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H₂O被Cl^-取代有两种不同的结构，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有极性的分子，说明该分子的结构不对称；
（6）Cu₃N的晶胞结构如图，大球个数=12×

1

4

=3，小球个数=

1

8

=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位数=3×2=6，Cu₃N的密度=

m

V

．

解答： 解：（1）N位于周期表中第二周期第VA族，与N^3-含有相同电子数的微粒为等电子体，如NO₂^-，得电子体结构相似，亚硝酸根离子中N原子价层电子对个数=2+

1

2

×（5+1-2×2）=3且含有一个孤电子对，所以为V形结构，
故答案为：二；VA；V形；
（2）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，N元素原子的2p能级有3个电子，为半满稳定状态，能量降低，失去第一个电子需要的能量较高，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）Cu⁺的核外有28个电子，根据构造原理知其基态离子核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定，Cu⁺的3d轨道上全满，稳定，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；Cu⁺的3d轨道上电子全满其结构稳定；
（4）乙醛分子中甲基上碳原子含有4个σ键，醛基上的碳原子含有3个σ键，所以甲基中的碳原子采用sp³杂化，醛基中的碳原子采用sp²杂化，醛基中碳原子采用sp²杂化、乙醇中含有醇羟基的碳原子采用sp³杂化，导致乙醛分子中H-C-O的键角大于乙醇分子中的H-C-O的键角，
故答案为：sp³、sp²；大于；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H₂O被Cl^-取代有两种不同的结构，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有极性的分子，说明该分子的结构不对称，则其结构式为，故答案为：；
（6）Cu₃N的晶胞结构如图，大球个数=12×

1

4

=3，小球个数=

1

8

=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位数=3×2=6，晶胞的体积=[（2a+2b）×10^-10cm]³，Cu₃N的密度=

m

V

=

64×3+14 NA

[(2a+2b)×10 -10]3

g/cm³=

1.03×1032

4(a+b)3N A

g/cm³，
故答案为：6；

1.03×1032

4(a+b)3N A

．

点评：本题考查了物质结构和性质，涉及晶胞的计算、原子杂化、核外电子排布等知识点，根据密度公式、价层电子对互斥理论、构造原理等知识点来分析解答，这些知识点都是考试热点，难点是晶胞的计算，明确各个字母的含义，注意（1）中采用知识迁移的方法进行解答，题目难度中等．