Question

3．安徽省具有丰富的铜矿资源，请回答下列有关铜及其化合物的问题，
（1）请写出基态Cu原子的外围电子排布式3d¹⁰4s¹．焰火中的绿色是铜的焰色，基态铜原子在灼烧时外围电子发生了跃迁而变为激发态．
（2）新型农药松脂酸铜具有低残留的特点，图1是松脂酸铜的结构简式

请分析1个松脂酸铜中π键的个数6；加“*”碳原子的杂化方式为sp³．
（3）图2是某铜矿的晶胞图，请推算出此晶胞的化学式（以X表示某元素符号）Cu₂X；与X等距离且最近的X原子个数为8
（4）黄铜矿在冶炼的时候会产生副产品SO₂，SO₂分子的几何构型V形，比较第一电离能：S＜O（填“＞”或“＜”）
（5）黄铜合金可以表示为Cu₃Zn，为面心立方晶胞，晶体密度为8.5g/cm³，求晶胞的边长（只写计算式，不求结果）．$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外电子数为29，根据能量最低原理书写外围电子排布式；基态铜原子在灼烧时外围电子获得能量，发生跃迁而变为激发态，焰色反应为绿色；
（2）单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；加“*”碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4；
（3）根据均摊法计算晶胞中Cu原子、X原子数目，进而确定化学式；体心X原子与晶胞顶点的X原子距离最近；
（4）计算S原子孤对电子、价层电子对数确定其空间结构，同主族自上而下第一电离能减小；
（5）为面心立方晶胞的物质的量为$\frac{1}{{N}_{A}}$，所以晶胞的体积为：$\frac{\frac{1}{{N}_{A}}×257}{8.5}c{m}^{3}$，所以晶胞的边长为：$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$cm．

解答 解：（1）Cu原子核外电子数为29，根据能量最低原理，外围电子排布式为：3d¹⁰4s¹，基态铜原子在灼烧时外围电子获得能量，发生跃迁而变为激发态，焰色反应为绿色，
故答案为：3d¹⁰4s¹；跃迁；
（2）1个松脂酸铜中含有个双键，则含有6个π键，加“*”碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4，采取sp³杂化，
故答案为：6；sp³；
（3）晶胞中Cu原子数目为4，X原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，故化学式为Cu₂X，体心X原子与晶胞顶点的X原子距离为晶胞棱长的$\frac{\sqrt{3}}{2}$倍，而位于面心对角线X原子之间距离为棱长的$\sqrt{2}$倍，故体心X原子与晶胞顶点的X原子距离最近，X原子配位数为8，
故答案为：Cu₂X；8；
（4）S原子孤对电子数为$\frac{6-2×2}{2}$=1、价层电子对数=2+1=3，故其空间结构为V形，同主族自上而下第一电离能减小，则第一电离能S＜O，
故答案为：V形；＜．
（5）为面心立方晶胞的物质的量为$\frac{1}{{N}_{A}}$，所以晶胞的体积为：$\frac{\frac{1}{{N}_{A}}×257}{8.5}c{m}^{3}$，所以晶胞的边长为：$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$cm，故答案为：$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$cm．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、晶胞计算、电离能等，难度不大，掌握利用均摊法进行晶胞计算，注意同周期第一电离能异常情况．