Question

3．安徽省具有豐富的銅礦資源，請回答下列有關銅及其化合物的問題，
（1）請寫出基態Cu原子的外圍電子排布式3d¹⁰4s¹．焰火中的綠色是銅的焰色，基態銅原子在灼燒時外圍電子發生了躍遷而變為激發態．
（2）新型農藥松脂酸銅具有低殘留的特點，圖1是松脂酸銅的結構簡式

請分析1個松脂酸銅中π鍵的個數6；加“*”碳原子的雜化方式為sp³．
（3）圖2是某銅礦的晶胞圖，請推算出此晶胞的化學式（以X表示某元素符號）Cu₂X；與X等距離且最近的X原子個數為8
（4）黃銅礦在冶煉的時候會產生副產品SO₂，SO₂分子的幾何構型V形，比較第一電離能：S＜O（填“＞”或“＜”）
（5）黃銅合金可以表示為Cu₃Zn，為面心立方晶胞，晶體密度為8.5g/cm³，求晶胞的邊長（只寫計算式，不求結果）．$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外電子數為29，根據能量最低原理書寫外圍電子排布式；基態銅原子在灼燒時外圍電子獲得能量，發生躍遷而變為激發態，焰色反應為綠色；
（2）單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；加“*”碳原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4；
（3）根據均攤法計算晶胞中Cu原子、X原子數目，進而確定化學式；體心X原子與晶胞頂點的X原子距離最近；
（4）計算S原子孤對電子、價層電子對數確定其空間結構，同主族自上而下第一電離能減小；
（5）為面心立方晶胞的物質的量為$\frac{1}{{N}_{A}}$，所以晶胞的體積為：$\frac{\frac{1}{{N}_{A}}×257}{8.5}c{m}^{3}$，所以晶胞的邊長為：$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$cm．

解答 解：（1）Cu原子核外電子數為29，根據能量最低原理，外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，基態銅原子在灼燒時外圍電子獲得能量，發生躍遷而變為激發態，焰色反應為綠色，
故答案為：3d¹⁰4s¹；躍遷；
（2）1個松脂酸銅中含有個雙鍵，則含有6個π鍵，加“*”碳原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4，采取sp³雜化，
故答案為：6；sp³；
（3）晶胞中Cu原子數目為4，X原子數目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，故化學式為Cu₂X，體心X原子與晶胞頂點的X原子距離為晶胞棱長的$\frac{\sqrt{3}}{2}$倍，而位于面心對角線X原子之間距離為棱長的$\sqrt{2}$倍，故體心X原子與晶胞頂點的X原子距離最近，X原子配位數為8，
故答案為：Cu₂X；8；
（4）S原子孤對電子數為$\frac{6-2×2}{2}$=1、價層電子對數=2+1=3，故其空間結構為V形，同主族自上而下第一電離能減小，則第一電離能S＜O，
故答案為：V形；＜．
（5）為面心立方晶胞的物質的量為$\frac{1}{{N}_{A}}$，所以晶胞的體積為：$\frac{\frac{1}{{N}_{A}}×257}{8.5}c{m}^{3}$，所以晶胞的邊長為：$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$cm，故答案為：$\root{3}{\frac{257}{8.5{N}_{A}}}$cm．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構型判斷、晶胞計算、電離能等，難度不大，掌握利用均攤法進行晶胞計算，注意同周期第一電離能異常情況．