Question

6．銅是應用較為廣泛的有色金屬．
（1）基態銅原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）金屬化合物Cu₂Zn合金具有較高的熔點、較大的強度、硬度和耐磨度．Cu₂Zn合金的晶體類型是金屬晶體．
（3）某含銅化合物的離子結構如圖1所示．

①該離子中存在的作用力有bc；
a．離子鍵        b．共價鍵        c．配位鍵       d．氫鍵        e．范德華力
②該離子中第二周期的非金屬元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C；
③該離子中N原子的雜化類型有sp²、sp³雜化．
（4）銅與氧形成化合物的晶體結構如圖2．
該化合物的化學式為Cu₂O，O的配位數是8．
若該晶胞參數為d nm，該晶體的密度為$\frac{576×1{0}^{21}}{p9vv5xb5^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外電子數為29，根據能量最低原理與洪特規則特例書寫；
（2）Cu₂Zn合金的晶體類型是金屬晶體；
（3）①由圖可知，銅離子與N、O原子之間形成配位鍵，非金屬原子之間形成共價鍵；
②離子中第二周期元素為C、N、O，同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級容納3個電子，為半滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素；
③離子中存在C=N雙鍵中的N原子形成3個σ鍵，另外N原子形成4個σ鍵，均沒有孤電子對；
（4）Cu原子處于晶胞內部，O原子處于晶胞頂點與面心，利用均攤法計算晶胞中Cu原子、O原子數目，進而確定晶體的化學式；以上底面面心O原子研究，與之最近的Cu原子有8個，為晶胞中上層4個Cu原子，及面心氧原子所在另外晶胞中下層4個Cu原子，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）Cu原子核外電子數為29，根據能量最低原理與洪特規則特例，其核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）Cu₂Zn合金的晶體類型是金屬晶體，故答案為：金屬晶體；
（3）①由圖可知，銅離子與N、O原子之間形成配位鍵，非金屬原子之間形成共價鍵，故選：bc；
②離子中第二周期元素為C、N、O，同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級容納3個電子，為半滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能：N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
③離子中存在C=N雙鍵中的N原子形成3個σ鍵，另外N原子形成4個σ鍵，均沒有孤電子對，分別采取sp²、sp³雜化，故答案為：sp²、sp³雜化；
（4）Cu原子處于晶胞內部，O原子處于晶胞頂點與面心，晶胞中Cu原子數目為8、O原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶體的化學式為Cu₂O；以上底面面心O原子研究，與之最近的Cu原子為晶胞中上層4個Cu原子，及面心氧原子所在另外晶胞中下層4個Cu原子，O原子配位數為8，晶胞中Cu原子數目為8、O原子數目為4，晶胞體積V=（d×10^-7cm）³，則ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{（8×64+4×16）}{{N}_{A}}}{（d×1{0}^{-7}）^{3}}$=$\frac{576×1{0}^{21}}{p9vv5xb5^{3}{N}_{A}}$，故答案為：Cu₂O；8；$\frac{576×1{0}^{21}}{p9vv5xb5^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、晶體類型與性質、電離能、化學鍵、雜化方式、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．