Question

【題目】銅的相關化合物在化工、材料等領域有著廣泛的應用。回答下列問題：

（1）基態Cu原子中，核外電子占據的最高能層的符號是___________，占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀為__________；Cu2+價層電子的電子排布圖為___________。

（2）離子晶體中Cu2O熔點比Cu2S熔點高，其原因是___________________________。

（3）Cu可與N、S，O等元素形成化合物，N、S、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為______________；在Cu的催化作用下，乙醇可被氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是________________。

（4）1mo[Cu(NH3)4]SO4中含有σ鍵的數目為___________。

（5）Cu與N所形成的某種晶體的立方晶胞如圖所示，其晶胞參數為anm。該晶體的化學式為___________，晶體的密度為___________g·cm－3(列出計算式即可，用NA表示阿伏加德羅常數)。

Answer 1

【答案】N 球形 Cu2O與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O2-半徑比S2-半徑小，所以Cu2O的晶格能更大，熔點更高 N>O>S sp3 sp2 20NA Cu3N 2.06×1023/(NA×a3)

【解析】

（1）根據基態Cu原子核外電子數為29，基態原子核外電子排布為[Ar]3d104s1，以此確定；

（2）離子半徑越小，離子所帶電荷數越多，晶格能越大，熔點越高；

（3）非金屬性越強，第一電離能越大，但N元素的最外層電子處于半滿狀態，是一種穩定結構，所以它的第一電離能高于同周期相鄰的元素；乙醛分子中甲基上碳原子含有4個σ鍵，醛基上的碳原子含有3個σ鍵，所以甲基中的碳原子采用sp3雜化，醛基中的碳原子采用sp2雜化；

（4）1個配離子中，4個N與Cu2+形成4條σ鍵，N、H間形成3×4=12條，共16條，1mol[Cu（NH3）4]2+中σ鍵的物質的量16mol，數目為16NA；1個SO42-中含有4條σ鍵，則1molSO42-中含有4molσ鍵，數目為4NA；因此1mo[Cu(NH3)4]SO4中含有σ鍵的數目為20NA；

（5）晶胞中，頂點微粒是8個晶胞共用，棱上微粒是四個晶胞共用，面上微粒是兩個晶胞共用；計算出一個晶胞的質量和體積，即可計算密度；

（1）基態Cu原子核外電子數為29，基態原子核外電子排布為[Ar]3d104s1，最高能層的符號是N，占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀為球形；Cu2+價層電子的電子排布圖為；

答案： N 球形

（2）由于氧離子的離子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu2O的熔點比Cu2S的高；

答案： Cu2O與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O2-半徑比S2-半徑小，所以Cu2O的晶格能更大，熔點更高

（3）同一主族中，從上向下，元素第一電離能逐漸減小，同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但N元素的最外層電子處于半滿狀態，是一種穩定結構，所以它的第一電離能高于同周期相鄰的元素，所以N、O、S四種元素的第一電離能由小到大的順序為S<O<N；乙醛分子中甲基上碳原子含有4個σ鍵，醛基上的碳原子含有3個σ鍵，所以甲基中的碳原子采用sp3雜化，醛基中碳原子采用sp2雜化；

答案：N>O>S sp3 sp2

（4）1個配離子中，4個N與Cu2+形成4條σ鍵，N、H間形成3×4=12條，共16條，1mol[Cu（NH3）4]2+中σ鍵的物質的量16mol，數目為16NA；1個SO42-中含有4條σ鍵，則1molSO42-中含有4molσ鍵，數目為4NA；因此1mo[Cu(NH3)4]SO4中含有σ鍵的數目為20NA；

答案：20NA

（5）1個晶胞中含有Cu：12×1/4=3，含有N：8×1/8=1，該晶體的化學式為Cu3N；1個晶胞的質量為=，1個晶胞的體積為（a×10-7）3cm3，因此密度為=2.06×1023/(NA×a3)；

答案：Cu3N 2.06×1023/(NA×a3)