Question

10．硼元素、鈣元素、銅元素在化學戰有很重要的地位，單質及其化合物在工農業生產和生活中有廣泛的應用．
（1）已知CaC₂與水反應生成乙炔．請回答下列問題：
①將乙炔通入[Cu（NH₃）₂]Cl榕液中生成Cu₂C₂紅棕色沉淀，Cu⁺基態核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．
②CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體．1molO₂²⁺中含有的π鍵數目為2N_A．
③乙炔與氫氰酸反應可得丙烯睛（H₂C一CH一C=N）．丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類
型是sp、sp²，構成丙烯腈元素中第一電離能最大的是N．

（2）硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結構的白色晶體，層內的H₃BO₃分子間通過氫鍵相連（如圖1〕．則1 mo1H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵．硼酸溶于水生成弱電解質一水合硼酸
B（OH）₃•H₂O，它電離生成少盆[B（OH）₄]^一和H⁺，則[B（OH）₄]^一的空間構型為正四面體型
（3）某M原子的外圍電子排布式為3S²3P⁵，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示（黑點代表銅原子，空心圓代表M原子）．
①該晶體化學式為CuCl．
②已知銅和M的電負性分別為1.9和3.0，則銅與M形成的化合物屬于共價（填“離子”、“共價”）化合物．
（3）Cu₃N的晶胞結構如圖3，N^3-的配位數為6．Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為bpm，Cu₃N的密度為$\frac{103×1{0}^{-30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$g•cm^一3．（阿伏加德羅常數用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）①Cu為29號元素，根據電子排布式的書寫方法來解答；
②根據等電子體的結構相似，則O₂²⁺中含有三鍵，根據三鍵中有2個π鍵來計算；
③丙烯腈（H₂C=CH-C≡N）中的C分別形成2個δ鍵和3個δ鍵，故碳原子的雜化軌道類型為sp和sp²雜化；越易失去一個電子，則第一電離能越大；
（2）利用均攤法計算含1molH₃BO₃的晶體中的氫鍵；[B（OH）₄]^-中B原子的價層電子對數分析；
（3）根據價電子排布式判斷出M原子為Cl原子；
①晶胞中含有4個Cu原子，Cl原子位于頂點與面心上，利用均攤法計算得出；
②根據電負性差值判斷化合物類型；
（4）該晶胞中大球個數=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個數=8×$\frac{1}{8}$=1，根據其化學式知，小球為N^3-、大球為Cu⁺，N^3-的配位數為6，該晶胞棱長=（2a+2b）pm=（2a+2b）×10^-10cm，晶胞體積=（2a+2b）³×10^-30cm³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）①Cu為29號元素，3d軌道有10個電子，4s軌道有1個電子，Cu原子失去最外層電子形成Cu⁺，Cu⁺的基態電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
②等電子體的結構相似，則O₂²⁺中含有三鍵，所以在1個O₂²⁺含有2個π鍵，故1 mol O₂²⁺中，含有2N_A個π鍵，故答案為：2N_A；
③丙烯腈（H₂C=CH-C≡N）中的C分別形成2個δ鍵和3個δ鍵，故碳原子的雜化軌道類型為sp和sp²雜化；越易失去一個電子，則第一電離能越大，H₂C=CH-C≡N中N元素最難失去電子，則N的第一電離能最大，故答案為：sp、sp²；N；
（2）一個H₃BO₃分子對應著6個氫鍵，一個氫鍵對應著2個H₃BO₃分子，因此含有1 molH₃BO₃分子的晶體中有3mol氫鍵，[B（OH）₄]^-中B原子形成4個共價鍵，則B原子的價層電子對數為4，為sp³雜化，沒有孤電子對，空間結構為正四面體型；
故答案為：3；正四面體型；
（3）M原子的外圍電子排布式為3S²3P⁵，M原子為Cl原子，則
①由晶胞結構可知，Cu原子處于晶胞內部，晶胞中含有4個Cu原子，Cl原子位于頂點與面心上，晶胞中含有Cl原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學式為CuCl，
故答案為：CuCl；
②電負性差值大于1.7原子間易形成離子鍵，小于1.7原子間形成共價鍵，銅與X的電負性分別為1.9和3.0，差值為1.1小于1.7，形成共價鍵，
故答案為：共價；
（4）該晶胞中大球個數=12×$\frac{1}{4}$=3，小球個數=8×$\frac{1}{8}$=1，根據其化學式知，小球為N^3-、大球為Cu⁺，N^3-的配位數為6，該晶胞棱長=（a+b）pm=（2a+2b）×10^-10cm，晶胞體積=（2a+2b）³×10^-30cm³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}×1}{（2a+2b）^{3}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3=$\frac{103×1{0}^{-30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：6；$\frac{103×1{0}^{-30}}{4（a+b）^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查較為綜合，題目難度中等，涉及電子排布式、第一電離能、晶胞的計算、雜化類型的判斷、氫鍵等知識點，對學生的空間想象有一定要求，側重考查學生對知識的遷移應用，注意信息的理解和綜合應用．