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【题目】【化学——选修3:物质结构与性质】

铜镍合金曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:

(1)铜元素基态原子的电子排布式为_________,3d能级上的未成对电子数为_________。

(2)氢氧化铜与氨水作用形成[Cu(NH3)4](OH)2深蓝色溶液。

①[Cu(NH3)4](OH)2中阳离子的立体构型是_________。

②在[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与NH3之间形成的化学键称为_______________,提供孤电子对的成键原子是_______________。

③氨可以形成的晶体属于_______晶体(填晶体类型),其结构中的氮原子只能形成_______个氮氢键,其原因是______________________________________。

(3)N原子的第一电离能IN=l402.3kJ/mol,0原子的第一电离能I0=1313.9kJ/mol。IN>I0的原因是_____________________________。

(4)单质铜及镍都是由__________键形成的晶体。

(5)铜镍合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中镍原子与铜原子的数量比为_______。

②若合金的密度为dg/cm3,晶体中任意―个Ni原子到最近Cu原子的距离为_______ cm(设NA为阿伏加德罗常数的值)。

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 0 正四边形 配位键 N 分子 3 氮原子只有3个未成对电子 N原子的2p亚层(2p3)为半满,按洪特规则,亚层电子在半满、全满或全空时原子的能量会降低,较稳定,失电子较难(其他合理答案也给分) 【答题空10】金属 1∶3 (其他合理表述也给分)

【解析】(1)铜原子序数为29,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;3d能级上没有未成对电子。

(2)①Cu2+电子构型为3d9,[Cu(NH3)4]2+也可表示为Cu(NH3)4(H2O)2]2+,为sp3d2杂化,同时发生畸变,形成四短(Cu←NH3配位键)两长(H2O→Cu配位键)配位键,由于H2O→Cu配位键较弱,可认为不存在,于是就成了平面正四边形结构。②[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+给出空轨道,NH3提供孤对电子,Cu2+与NH3之间形成配位键。③NH3是由分子构成的共价化合物,形成的晶体属于分子晶体;N原子电子排布式为1s22s22p3,只有3个未成对电子,所以只能形成3个氮氢键。

(3)一般情况下,元素的原子半径越小,元素的非金属性越强,其电离能就越大,但是N原子的2p亚层(2p3)为半满,按洪特规则,亚层电子在半满、全满或全空时原子的能量会降低,较稳定,失电子较难,所以N原子的第一电离能大于O原子的第一电离能。

(4)单质铜及镍都是金属单质,则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体。

(5)①晶胞中铜原子在面心,镍原子在顶点,根据均摊法计算,晶胞中铜原子个数为6×=3,镍原子的个数为8×=1,则铜和镍原子个数比为3∶1;②根据以上分析,该晶胞的组成为Cu3Ni,若合金的密度为dg·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,根据密度=,即d=,则晶胞参数a=,所以如图所示,设晶体中任意―个Ni原子到最近Cu原子的距离为x,则2x2=a2,所以x=。

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