Question

16．2015年11月德国科学家在硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠（H₂N-CH₂-COONa）得到一种配离子可用于治疗冠心病，该配离子含有C、H、O、N、Cu等元素．
（1）基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d⁹4s²．
（2）C、H、O、N四种元素形成的丁二酮肟常用于检验Ni²⁺：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni²⁺反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图甲所示．
①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是σ键和π键，氮镍之间形成的化学键类型是配位键．
②该结构中，碳原子的杂化轨道类型有sp³和sp²．
（3）C、H、O、N几种元素可形成乙酸、乙醛、HNO₃，NO${\;}_{3}^{-}$的空间构型是平面三角形（用文字描述），研究者发现乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是乙酸分子间能形成氢键而使其熔沸点较高．
（4）N和Cu元素形成的化合物的晶胞结构如图乙所示，则该化合物的化学式为Cu₃N．该化合物的相对分子质量为M，N_A为阿伏加德罗常数的值，若该晶胞的边长为a pm，则该晶体的密度是$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理书写Cu原子核外电子排布式；
（2）①共价单键为σ键、共价双键之间的化学键为σ键和π键；含有孤电子对和含有空轨道的原子之间存在配位键；
②价层电子对个数为2的原子为sp杂化、价层电子对个数为3的原子为sp²杂化、价层电子对个数为4的原子为sp³杂化，根据价层电子对互斥理论判断原子杂化方式；
（3）先计算硝酸根离子之间N原子价层电子对个数，根据价层电子对互斥理论判断硝酸根离子空间构型；
含有氢键的物质熔沸点较高；
（4）利用均摊法确定化学式；根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理书写Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d⁹4s²，故答案为：[Ar]3d⁹4s²；
（2）①共价单键为σ键、共价双键之间的化学键为σ键和π键，碳氮原子之间的化学键为σ键和π键；含有孤电子对和含有空轨道的原子之间存在配位键，Ni原子含有空轨道、N原子含有孤电子对，所以二者形成的化学键为配位键，
故答案为：σ键和π键；配位键；
②价层电子对个数为2的原子为sp杂化、价层电子对个数为3的原子为sp²杂化、价层电子对个数为4的原子为sp³杂化，根据图知，甲基上共价键个数是4，采用杂化sp³，碳氮原子中C原子价层电子对个数是3，采用杂化sp²，
故答案为：sp³和sp²；
（3）NO₃^-中N原子价层电子对个数=3+$\frac{5+1-3×2}{2}$=3且不含孤电子对，则空间构型是平面三角形，乙酸分子之间能形成氢键、乙醛分子之间不能形成氢键，含有氢键的物质熔沸点较高，所以乙酸熔沸点大于乙醛，故答案为：平面三角形；乙酸分子之间形成氢键而使其熔沸点较高；
（4）N原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子个数=12×$\frac{1}{4}$=3，所以其化学式为Cu₃N；
晶胞体积=（a×10^-10）³cm³，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案为：Cu₃N；$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、微粒空间构型判断、原子杂化方式判断等知识点，明确晶胞原理及计算方法是解本题关键，难点是晶胞计算．