Question

16．氨是重要的化工原料，用途广泛．
（1）N的基态原子中，有3个运动状态不同的未成对电子；
（2）某元素原子与N₃^-含有相同的电子数，其基态原子的价电子排布式是3d²4s²；
（3）NH₃、N₂H₄、NH₄⁺、N₂H₆²⁺四种微粒中，同种微粒间能形成氢键的有NH₃，N₂H₄
（4）合成氨工厂常用醋酸二氨合铜（由[Cu（NH₃）₂]⁺和CH₃COO^-构成）溶液吸收对氨合成催化剂（铁粉）有毒害的CO气体．
①醋酸二氨合铜所含的元素中，第一电离能最大的是N．（填元素符号）
②醋酸二氨合铜所含元素的单质，所属的晶体类型有b、c、d（填序号）．
a．离子晶体　　　 b．分子晶体　　　 c．原子晶体　　 d．金属晶体
③第4周期中，基态原子与基态₂₉Cu原子未成对电子数目相同的元素有4种（不含Cu）．
④铜单质为面心立方晶体，其晶胞如图．如果Cu的原子半径为a cm，阿伏加德常数的值为N_A，则此种Cu单质的密度表达式为$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．（相对原子质量Cu：64）

Answer 1

分析 （1）根据氮原子的轨道表示式来解答；
（2）某元素原子与N₃^-含有相同的电子数，则该元素的电子数为22，先写出基态原子的电子排布式，然后写出价电子排布式；
（3）氢键的形成原因是孤电子对与原子核之间的引力，这就要求另一个条件为原子核要小，所以一般为O，N，F原子，像NH₃有一对孤电子对，N₂H₄有两对孤电子对，所以NH₃、N₂H₄等能形成氢键；
（4）①非金属性越强，第一电离能越大，同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；
②醋酸二氨合铜所含元素的单质有Cu、氢气、氮气、氧气、金刚石、石墨等；
③基态Cu原子未成对电子数目为1，第4周期中，其它基态原子含有1个单电子的外围电子排布为4s¹、3d¹4s²、4s²4p¹、4s²4p⁵；
④根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目，表示出晶胞质量，处于面对角线上的原子相邻，Cu的原子半径为a cm，则晶胞棱长为4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度；

解答 解：（1）氮原子能量最低排布是：，有3个运动状态不同的未成对电子，故答案为：3；
（2）某元素原子的电子数为22，该元素基态原子的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，价电子排布式为：3d²4s²；
故答案为：3d²4s²；
（3）氢键的形成原因是孤电子对与原子核之间的引力，这就要求另一个条件为原子核要小，所以一般为O，N，F原子，像NH₃有一对孤电子对，N₂H₄有两对孤电子对．所以NH₃，N₂H₄等能形成氢键，故答案为：NH₃，N₂H₄；
（4）①非金属性越强，第一电离能越大，同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能由小到大的顺序为：Cu＜H＜C＜O＜N，所以第一电离能最大的是N；
故答案为：N；
②醋酸二氨合铜所含元素的单质有Cu、氢气、氮气、氧气、金刚石、石墨等，铜属于金属晶体，金刚石属于原子晶体，氧气和氢气属于分子晶体；
故答案为：b、c、d；
③Cu的外围电子排布为3d¹⁰4s¹，只有1个未成对电子，第4周期元素中，其它基态原子含有1个单电子的外围电子排布为4s¹、3d¹4s²、4s²4p¹、4s²4p⁵，分别为K、Sc、Ga、Br，共有4种元素；
故答案为：4；
④晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为4×$\frac{65}{{N}_{A}}$g，处于面对角线上的原子相邻，Cu的原子半径为a cm，则晶胞棱长为4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm，则晶体密度为：$\frac{4×\frac{65}{{N}_{A}}g}{（2\sqrt{2}acm）^{3}}$=$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

点评 本题考查考查原子结构与性质，涉及核外电子排布、杂化类型、氢键等知识，综合考查学生的分析能力和基本概念的综合运用能力，同时把氢键的来龙去脉和特点进行了彻底考查，是一道难得的好题．