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Cu²⁺的核外电子排布式：

 

．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元素第一电离能由小到大的顺序为

 

．
（2）PO₄^3-的空间构型是

 

．
（3）与NH₃互为等电子体的分子、离子有

 

、

 

（各举一例）．
（4）氨基乙酸铜的分子结构如图，碳原子的杂化方式为

 

．

（5）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，则1mol CN^-中含有的π键的数目为

 

．
（6）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所示．则该化合物的化学式为

 

．

（7）铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为127.8pm，列式计算晶体铜的密度

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,“等电子原理”的应用

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）铜是29号元素，二价铜离子核外有27个电子，根据构造原理写出其核外电子排布式，铜最外层有1个电子，根据元素周期律比较电第一电离能；
（2）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（3）根据原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，可以写出等电子体的分子和离子；
（4）根据碳原子的成键情况要以判断碳原子的杂化方式；
（5）一个 CN^-中含有2个π键；
（6）利用均摊法确定其化学式；
（7）根据ρ=

m

V

计算密度．

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：[Ar]3d⁹，铜最外层有1个电子，在同一周期中最外层一个电子的还有K、Cr，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素，所以N、O元素第一电离能为O＜N，
故答案为：[Ar]3d⁹；K、Cr； O＜N；     
（2）PO₄^3-中P原子的价层电子对=4+

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）根据原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，可以写出等电子体的分子和离子分别为：PH₃ 或AsH₃、H₃O⁺或CH₃^-，故答案为：PH₃ 或AsH₃、H₃O⁺或CH₃^-；
（4）氨基乙酸铜的分子中一种碳有碳氧双键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，碳的杂化方式为sp3杂化，故答案为：sp³、sp²；
（5）一个 CN^-中含有2个π键，所以1mol CN^-中含有的π键的数目为：2N_A，故答案为：2N_A；
 （6）该晶胞中，铜原子个数=4+2×

1

2

+12×

1

6

=7，H原子个数=1+3+6×

1

3

=7，所以其化学式为CuH，故答案为：CuH；
（7）在铜晶胞中含有铜原子数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，铜的原子半径为127.8pm，所以晶胞的边长为4×

2

2

×127.8pm，所以晶胞的密度为

4×64 NA

(4× 2 2 ×127.8×10-10)3

g/cm³=9.0g/cm³，故答案为：9.0g/cm³．

点评：本题考查了物质结构及性质，这些知识点都是考查热点，难点是化学式的确定，注意该题中每个顶点上的原子被6个晶胞占有而不是8个晶胞占有，为易错点．