Question

鋰-磷酸氧銅電池正極的活性物質是Cu₄O（PO₄）₂，可通過下列反應制備：2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃?H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）寫出基態Cu的第三能層的電子排布式

 

，與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數相等的元素還有

 

（填元素符號），上述方程式中涉及到的N、O元素第一電離能由小到大的順序為

 

．
（2）PO₄^3-的空間構型是

 

．
（3）氨基乙酸銅的分子結構如圖1，氮原子的雜化方式為

 

．
（4）在硫酸銅溶液中加入過量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，則CN^-中含有的σ鍵與π鍵的數目之比為

 

．
（5）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結構單元，如圖2所示．則該化合物的化學式為

 

．
（6）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為r pm，則晶體銅密度的計算式為

 

 g/cm³．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：

分析：（1）根據Cu原子序數，寫出其核外電子排布式，寫出主量子數為3的電子排布式；根據其最外層電子數判斷；根據洪特規則特例判斷第一電離能大小順序；
（2）根據價層電子對互斥理論確定其空間構型；
（3）根據氮原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式；
（4）在CN^-中碳原子與氮原子是以共價三鍵結合的，含有1個?鍵，含有的2個π鍵；
（5）判斷Cu元素和H元素所在位置，根據均攤法計算；
（6）判斷晶胞中所含微粒數，根據公式ρ=

m

V

計算得出．

解答： 解：（1）Cu是29號元素，其基態Cu²⁺的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，第三能層電子排布式為：3s²3p⁶3d¹⁰；Cu最外層電子數為1，與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數相等的元素還有K、Cr；7號元素N原子的電子排布式為1s²2s²2p³，8號元素O原子的電子排布式為1s²2s²2p⁴，當元素的原子核外電子層上的電子處于全充滿、半充滿或全空狀態時，能量低比較穩定，N原子的電子處于半充滿狀態，是穩定狀態，所以N、O元素第一電離能由小到大的順序為O＜N；故答案為：3s²3p⁶3d¹⁰；K、Cr；O＜N；
（2）PO₄^3-中P原子的價層電子對=4+

1

2

（5+3-4×2）=4，且不含孤電子對，所以其空間構型正四面體，故答案為：正四面體；
（3）氮原子最外層有5個電子，存在一對孤對電子，在化學式中形成了3條共價鍵，即形成了四條雜化軌道，則其雜化類型為：sp³，故答案為：sp³；
（4）在CN^-中碳原子與氮原子是以共價三鍵結合的，含有1個?鍵，含有的2個π鍵，故CN^-中含有的σ鍵與π鍵的數目之比為：1：2，故答案為：1：2；
（5）在該化合物的晶胞中Cu：12×（

1

6

）+2×（

1

2

）+3=6；H：6×（

1

3

）+1+3=6，所以Cu：H=1：1，故該化合物的化學式為 CuH，故答案為：CuH；
（6）銅晶體為面心立方最密堆積，則每個晶胞中含有銅的原子：8×（

1

8

）+6×（

1

2

）=4，Cu原子半徑為rpm=r×10^-10cm，假設晶體銅的密度為p，晶胞的邊長為d，

2

d=4r，d=2

2

r，則晶胞的體積是d³，則p?d³=

4×64

NA

，解得p=

4×64

(2 2 r×10-10)3NA

，故答案為：

4×64

(2 2 r×10-10)3NA

．

點評：本題考查了雜化方式、核外電子排布、電離能、分子構型及晶胞的計算等內容，綜合性強，難度較大，注意利用均攤法計算晶胞原子數目．