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Cu²⁺的核外電子排布式：

 

．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）與NH₃互為等電子體的分子、離子有

 

、

 

（各舉一例）．
（4）氨基乙酸銅的分子結構如圖，碳原子的雜化方式為

 

．

（5）在硫酸銅溶液中加入過量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，則1mol CN^-中含有的π鍵的數目為

 

．
（6）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所示．則該化合物的化學式為

 

．

（7）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為127.8pm，列式計算晶體銅的密度

 

．

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,“等電子原理”的應用

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）銅是29號元素，二價銅離子核外有27個電子，根據構造原理寫出其核外電子排布式，銅最外層有1個電子，根據元素周期律比較電第一電離能；
（2）根據價層電子對互斥理論確定其空間構型；
（3）根據原子數和價電子數分別相等的兩種微粒互為等電子體，可以寫出等電子體的分子和離子；
（4）根據碳原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式；
（5）一個 CN^-中含有2個π鍵；
（6）利用均攤法確定其化學式；
（7）根據ρ=

m

V

計算密度．

解答： 解：（1）銅是29號元素，二價銅離子核外有27個電子，根據構造原理知，其核外電子排布式為：[Ar]3d⁹，銅最外層有1個電子，在同一周期中最外層一個電子的還有K、Cr，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，但第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素，所以N、O元素第一電離能為O＜N，
故答案為：[Ar]3d⁹；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）根據原子數和價電子數分別相等的兩種微粒互為等電子體，可以寫出等電子體的分子和離子分別為：PH₃ 或AsH₃、H₃O⁺或CH₃^-，故答案為：PH₃ 或AsH₃、H₃O⁺或CH₃^-；
（4）氨基乙酸銅的分子中一種碳有碳氧雙鍵，碳的雜化方式為sp2雜化，另一種碳周圍都是單鍵，碳的雜化方式為sp3雜化，故答案為：sp³、sp²；
（5）一個 CN^-中含有2個π鍵，所以1mol CN^-中含有的π鍵的數目為：2N_A，故答案為：2N_A；
 （6）該晶胞中，銅原子個數=4+2×

1

2

+12×

1

6

=7，H原子個數=1+3+6×

1

3

=7，所以其化學式為CuH，故答案為：CuH；
（7）在銅晶胞中含有銅原子數為8×

1

8

+6×

1

2

=4，銅的原子半徑為127.8pm，所以晶胞的邊長為4×

2

2

×127.8pm，所以晶胞的密度為

4×64 NA

(4× 2 2 ×127.8×10-10)3

g/cm³=9.0g/cm³，故答案為：9.0g/cm³．

點評：本題考查了物質結構及性質，這些知識點都是考查熱點，難點是化學式的確定，注意該題中每個頂點上的原子被6個晶胞占有而不是8個晶胞占有，為易錯點．