Question

8．純銅在工業上主要用來制造導線、電器元件等，銅能形成+1和+2價的化合物．回答下列問題：
（1）寫出基態Cu⁺的核外電子排布式：[Ar]3d¹⁰；C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C．
（2）如圖是銅的某種氧化物的晶胞示意圖，該氧化物的化學式為CuO．
（3）向硫酸銅溶液中滴加氨水會生成藍色沉淀，在滴加氨水至沉淀剛好全部溶解時可得到藍色溶液，繼續向其中加入極性較小的乙醇可以生成深藍色的[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O沉淀．該深藍色沉淀中的NH₃通過配位鍵與中心離子Cu²⁺結合；與NH₃分子互為等電子體的一種微粒是PH₃或H₃O⁺等（任寫一種）．
（4）CuO在高溫下易轉化為Cu₂O，其原因是Cu₂O中Cu的d軌道為全充滿狀態，較穩定．
（5）設NaCl的摩爾質量為M_r g•mol^-1，食鹽晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數的值為N_A．食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 （1）Cu的原子序數為29，價電子排布為3d¹⁰4s¹；C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級是半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，據此答題；
（2）由晶胞示意圖可知，1個晶胞中有4個A，B為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4個；
（3）NH₃中N原子提供孤對電子，Cu²⁺提供空軌道，形成配位鍵，與NH₃分子互為等電子體的一種微粒具有相同的價電子數和原子數；
（4）CuO中的Cu顯+2價，它的價電子排布式為3d⁹，Cu₂O中的Cu顯+1價，它的價電子排布式為3d¹⁰所以Cu₂O中Cu的d軌道為全充滿狀態，較穩定；
（5）根據NaCl的摩爾質量為M_r g•mol^-1及密度為ρ g•cm^-3，求得晶胞的體積，進而求得棱邊長，而兩個距離最近的鈉離子中心間的距離等于晶胞面對角線的一半，據此答題．

解答 解：（1）Cu的原子序數為29，價電子排布為3d¹⁰4s¹，則基態Cu⁺的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰，C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級是半滿穩定狀態，能量較低，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：[Ar]3d¹⁰，N＞O＞C；
（2）由晶胞示意圖可知，1個晶胞中有4個A，B為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4個，原子個數之比為1：1，該氧化物的化學式為CuO，故答案為：CuO；
（3）NH₃中N原子提供孤對電子，Cu²⁺提供空軌道，二者形成配位鍵，與NH₃分子互為等電子體的一種微粒具有相同的價電子數8和原子數4，微粒為PH₃或H₃O⁺等，故答案為：配位；sp³；PH₃或H₃O⁺等；
（4）CuO中的Cu顯+2價，它的價電子排布式為3d⁹，Cu₂O中的Cu顯+1價，它的價電子排布式為3d¹⁰所以Cu₂O中Cu的d軌道為全充滿狀態，較穩定，所以CuO高溫易轉化為Cu₂O．故答案為：Cu₂O中Cu的d軌道為全充滿狀態，較穩定；
（5）設晶胞邊長為a，在NaCl晶胞中，含4個Cl^-，含4個Na⁺，根據密度公式ρ=$\frac{\frac{4Mr}{N{\;}_{A}}}{{a}^{3}}$，可得a=$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm，所以晶胞面對角線長為$\sqrt{2}×$$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm，而兩個距離最近的鈉離子中心間的距離等于晶胞面對角線的一半，所以兩個距離最近的鈉離子中心間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$cm，故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M{\;}_{r}}{ρN{\;}_{A}}}$．

點評 本題考查較綜合，涉及電子排布、晶胞計算、雜化方式、等電子體、離子晶體熔點比較等，側重原子結構與性質的考查，題目難度中等．