题目内容

13．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+CuSO4+2NH3•H2O═Cu4O（PO）2↓+3Na2SO4+（NH4）2SO4+H2O
（1）写出基态Cu2+的电子排布式：[Ar]3d9；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）．
（2）PO43-的空间构型是正四面体．
（3）P、S元素第一电离能大小关系为P＞S，原因为P元素3p3半充满，较稳定，所以第一电离能大．
（4）NH3•H2O分子中NH3与H2O之间氢键表示为B．（填序号）
A．N-H…O        B．O-H…N          C．H-N…H        D．H-O…H
（5）氨基乙酸铜分子结构如图，碳原子的杂化方式为sp3、sp2，基态碳原子核外电子有6个空间运动状态．

（6）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）4]2-，则1mol该配合物中含有的π键的数目为4.82×1024．
（7）铜晶体为面心立方最密堆积，配位数为12，铜的原子半径为127.8pm，NA表示阿伏伽德罗常数的值，列出晶体铜的密度计算式9g/cm-3．

分析 （1）根据构造原理写出其核外电子排布式；根据其最外层电子数判断；
（2）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（3）同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族最外层为ns能级容纳2个电子，为全满确定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，ⅤA族np能级容纳3的电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能也高于同周期相邻元素，同主族自上而下电离能降低；
（4）在氨水中，水分子中O原子和氨气分子中H原子之间形成氢键，据此分析；
（5）根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，如果价层电子对个数是4，则C原子采用sp3杂化，如果价层电子对个数是3，则C原子采用sp2杂化，如果价层电子对个数是2，则C原子采用sp杂化；原子核外电子运动状态和该原子的核外电子数相等，据此分析解答；
（6）在CN-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有1个?键，含有的2个π键；
（7）Cu的晶胞为面心立方最密堆积，以顶点Cu原子研究，与之最近的Cu原子位于面心上，每个顶点Cu原子为12个面共用，据此判断Cu的配位数；铜晶体为面心立方最密集堆积，据此可计算出晶胞中含有铜原子数，根据公式ρ=$\frac{m}{v}$计算得出密度．

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1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；Cu最外层电子数为1，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；
故答案为：[Ar]3d9；K、Cr；
（2）PO43-中P原子的价层电子对=4+$\frac{1}{2}$（5+3-4×2）=4，且不含孤电子对，所以其空间构型正四面体，
故答案为：正四面体；
（3）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，P元素原子3p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于S的，故P＞S；原因为P元素3p3半充满，较稳定，所以第一电离能大，
故答案为：P＞S；P元素3p3半充满，较稳定，所以第一电离能大；
（4）在氨水中，水分子中O原子的吸引电子的能力比较强，能和氨气分子中H原子之间形成氢键，其氢键表示为N-H••O，
故答案为：B；
（5）氨基乙酸铜的分子中一种碳有碳氧双键，C原子含有3个σ键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，C原子含有4个σ键，碳的杂化方式为sp3杂化；C原子具有6个核外电子，处于不同能层、能级上的电子具有的能量不同，同一能级上的电子自旋方向相反，故有6种不同的运动状态，
故答案为：sp3、sp2；6；
（6）在CN-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有1个?键，含有的2个π键，故1mol该配合物中含有的π键2mol，数目为2NA=4.82×1024，
故答案为：4.82×1024；
（7）Cu的晶胞为面心立方最密堆积，以顶点Cu原子研究，与之最近的Cu原子位于面心上，每个顶点Cu原子为12个面共用，所以Cu的配位数为12；铜晶体为面心立方最密堆积，则每个晶胞中含有铜的原子：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半径为r=127.8pm=1.278×10-8cm，设晶胞的边长为d，则有$\sqrt{2}$d=4r，所以d=2$\sqrt{2}$r，所以晶体铜的密度ρ=$\frac{\frac{4×64}{NA}}{{d}^{3}}$=$\frac{4×64}{NA×（2\sqrt{2}×1.278×1{0}^{-8}）^{3}}$g/cm3=9.0g/cm3，
故答案为：9.0；

点评 本题考查了杂化方式、核外电子排布、电离能、分子构型及晶胞的计算等内容，综合性强，难度较大，注意利用均摊法计算晶胞原子数目．

练习册系列答案
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请回答下列问题：
（1）写出步骤①中发生反应的离子方程式Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；滤渣①的成分为SiO2．
（2）写出步骤②中生成含铝化合物的化学方程式AlCl3+4NaOH=3NaCl+Na[Al（OH）]4或AlC13+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O；能否将此步骤中的NaOH 溶液更换为氨水？不能（填“能”或“不能”）．若不能，请说明理由：若用氨水，Fe3+与Al3+均沉淀，无法将二者分离（若能，则此空不答）．
（3）步骤③中的X 为CO2（填化学式），发生反应的离子方程式为CO2+[Al（OH）4]-=Al（OH）3↓+HCO3-．
（4）若铝土矿的质量为mkg，最后得到A12O3的质量为nkg（忽略提取过程中铝元素的损失），则铝土矿中铝元素的质量分数为$\frac{27n}{51m}×100%$（用含m、n 的代数式表示）．
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（1）Sn的基态原子的价层电子排布式为5s25p2．
（2）锡的某种氧化物的晶胞如右图，其化学式为SnO2．
（3）解释白锡的密度大于灰锡的密度的原因配位数大，空间利用率大．
（4）SnCl4分子的空间构型为正四面体；SnCl4蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为SnCl4+4NH3+4H2O=Sn（OH）4+4NH4Cl．
（5）SnCl2的一维链状聚合结构如图2所示，在分子结构中存在的化学键是共价键、配位键，其固体分子及气体分子中Sn的杂化方式分别为sp3、sp2．
（6）若灰锡的晶胞边长为a=648.9 pm，计算灰锡的密度 为$\frac{952}{6.02×1{0}^{23}×（648.9×1{0}^{-10}）^{3}}$   g/cm3（列出计算式即可），Sn的原子半径为140.5pm（已知$\sqrt{3}$≈1.732，计算结果保留4位有效数字）．
18．Ⅰ．有一瓶澄清溶液，可能含有NH4+、K+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Fe3+、SO42-、CO32-、NO3-、Cl-、I-现进行如下实验：
①测知溶液显强酸性；②取样加少量CCl4和数滴新制氯水，CCl4层为紫红色；
③另取样滴加稀NaOH溶液，使溶液变为碱性，此过程中均无沉淀生成；
④取少量上述碱性溶液，加Na2CO3溶液出现白色沉淀；
⑤将实验③中的碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使湿红色石蕊试纸变蓝．
请回答：（1）原溶液中肯定存在的离子是I-、Ba2+、NH4+
（2）不能确定是否存在的离子是K+、Cl-
Ⅱ．氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程．下面是一个还原过程的反应式：NO3-+4H++3e-→NO↑+2H2O其中KMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2（SO4）3四种物质中的一种物质（甲）能使上述还原过程发生．
（1）写出并配平该氧化还原反应的方程式14HNO3+3Cu2O=6Cu（NO3）2+2NO↑+7H2O．
（2）反应中硝酸体现了酸性、氧化性的性质．
（3）反应中若产生0.2mol气体，则转移电子的数目是0.6NA或3.612×1023．
（4）若1mol甲与某浓度硝酸反应时，被还原硝酸的物质的量增加，原因是使用了较浓的硝酸，产物中有部分二氧化氮生成．
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