Question

19．將汽車尾氣中含有的CO利用不僅能有效利用資源，還能防治空氣污染．工業上常用CO與H₂在由Al、Zn、Cu等元素形成的催化劑作用下合成甲醇．
（1）圖1是某同學畫出CO分子中氧原子的核外電子排布圖，

請判斷該排布圖錯誤（填“正確”或“錯誤”），理由是違背泡利不相容原理（若判斷正確，該空不用回答）．
（2）向CuSO₄溶液中加入足量氨水可得到深藍色[Cu（NH₃）₄]SO₄溶液，[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含配位鍵是通過配位體分子的氮原子（或N）；給出孤電子對，Cu²⁺接受電子對形成，SO₄^2-的空間構型是正四面體．
（3）甲醇與乙烷的相對分子質量相近，故二者分子間的作用力（范德華力）相近，但是二者沸點的差距卻很大甲醇分子間存在氫鍵，因此其沸點遠大于乙烷；在甲醇分子中碳原子軌道的雜化類型為sp³．
（4）甲醛與新制Cu（OH）₂懸濁液加熱可得磚紅色沉淀Cu₂O，已知Cu₂O晶胞的結構如圖2所示：在該晶胞中，Cu⁺的配位數是2．

Answer 1

分析 （1）由圖1電子軌道排布圖可知，2p能級的其中1個軌道2個電子自旋方向相同，違背泡利原理；
（2）Cu²⁺ 含有空軌道，為中心離子，而NH₃中的N原子含有孤對電子，NH₃為配體；計算SO₄^2-中S原子的孤對電子數、價層電子對數，確定其空間構型；
（3）甲醇分子間存在氫鍵，因此其沸點遠大于乙烷的；甲醇分子中C原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4；
（4）根據均攤法可知，晶胞中大球數目為2，小球數目為4，二者數目之比為1：2，由于為Cu₂O晶胞的結構，故大球為O原子、小球為Cu原子，結合氧原子配位數確定．

解答 解：（1）由圖1電子軌道排布圖可知，2p能級的其中1個軌道2個電子自旋方向相同，違背泡利不相容原理，
故答案為：錯誤；違背泡利不相容原理；
（2）Cu²⁺ 含有空軌道，為中心離子，接受電子，而NH₃中的N原子含有孤對電子，NH₃為配體；SO₄^2-中S原子的孤對電子數=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0、價層電子對數=4+0=4，其空間構型為正四面體，
故答案為：氮原子（或N）；Cu²⁺；正四面體；
（3）甲醇分子間存在氫鍵，因此其沸點遠大于乙烷的；甲醇分子中C原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4，碳原子采取sp³雜化，
故答案為：甲醇分子間存在氫鍵，因此其沸點遠大于乙烷；sp³；
（4）根據均攤法可知，晶胞中大球數目為8×$\frac{1}{8}$+1=2，小球數目為4，二者數目之比為1：2，由于為Cu₂O晶胞的結構，故大球為O原子、小球為Cu原子，氧原子配位數為4，則該晶胞中，Cu⁺的配位數是2，
故答案為：2．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、配合物、雜化方式判斷、氫鍵、晶胞有關計算等，注意掌握判斷原子軌道雜化方式的方法，試題培養了學生分析、理解能力及靈活應用能力，題目難度中等．