Question

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+4CuSO₄+2NH₃?H₂O=Cu₄O（PO4）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）写出基态Cu的价电子排布式

 

，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

 

 （填元素符号），上述方程式中涉及到的N、O、P、S元素第一电离能由小到大的顺序为

 

．及电负性由小到大的顺序为

 

（3）氨基乙酸铜的分子结构如图1，氮原子的杂化方式为

 

．
（4）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，则CN-中含有的σ键与π键的数目之比为

 

．
（5）Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图2所示．则该化合物的化学式为

 

．

Answer 1

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

专题：

分析：（1）根据Cu原子序数，写出其核外电子排布式；根据其最外层电子数判断；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；同一周期中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，同主族自上而下电离能降低，非金属性越强电负性越强；
（3）根据氮原子的成键情况判断氮原子的杂化方式，氮原子价层电子对个数是4，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；
（4）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；
（5）判断Cu元素和H元素所在位置，根据均摊法计算；

解答： 解：（1）Cu是29号元素，其基态Cu²⁺的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；价电子排布式为：3d¹⁰4s¹；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；7号元素N原子的电子排布式为1s²2s²2p³，8号元素O原子的电子排布式为1s²2s²2p⁴，当元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时，能量低比较稳定，N原子的电子处于半充满状态，是稳定状态，所以N、O元素第一电离能由小到大的顺序为O＜N；同主族自上而下电离能降低，所以N、O、P、S元素第一电离能由小到大的顺序为：S＜P＜O＜N，
同一周期中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，所以电负性大小顺序为：N＜O，P＜S，同一主族，元素的电负性随着原子序数的增大而减小，S＜O，P＜N；非金属性越强电负性越强，S＜N，所以电负性由小到大的顺序为 P＜S＜N＜O，
故答案为：3d¹⁰4s¹；K  Cr；S＜P＜O＜N； P＜S＜N＜O；
（3）氮原子价层电子对个数=3+

1

2

（5-3×1）=4，氮的杂化方式为sp3杂化；
故答案为：sp3；
（4）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CN^-中含有的σ键与π键的数目之比为：1：2，
故答案为：1：2；
（5）在该化合物的晶胞中Cu：12×

1

6

+2×

1

2

+3=6；H：6×

1

3

+1+3=6，所以Cu：H=1：1，故该化合物的化学式为 CuH，
故答案为：CuH；

点评：本题考查了核外电子排布、电离能、电负性、杂化方式、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．