Question

【題目】【化學——選修3:物質結構與性質】

銅鎳合金曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品。回答下列問題：

（1）銅元素基態原子的電子排布式為_________，3d能級上的未成對電子數為_________。

（2）氫氧化銅與氨水作用形成[Cu(NH3)4](OH)2深藍色溶液。

①[Cu(NH3)4](OH)2中陽離子的立體構型是_________。

②在[Cu(NH3)4]2+中Cu2+與NH3之間形成的化學鍵稱為_______________，提供孤電子對的成鍵原子是_______________。

③氨可以形成的晶體屬于_______晶體（填晶體類型），其結構中的氮原子只能形成_______個氮氫鍵，其原因是______________________________________。

（3）N原子的第一電離能IN=l402.3kJ/mol，0原子的第一電離能I0=1313.9kJ/mol。IN>I0的原因是_____________________________。

（4）單質銅及鎳都是由__________鍵形成的晶體。

（5）銅鎳合金的立方晶胞結構如圖所示。

①晶胞中鎳原子與銅原子的數量比為_______。

②若合金的密度為dg/cm3，晶體中任意―個Ni原子到最近Cu原子的距離為_______ cm（設NA為阿伏加德羅常數的值）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 0 正四邊形 配位鍵 N 分子 3 氮原子只有3個未成對電子 N原子的2p亞層（2p3）為半滿，按洪特規則，亞層電子在半滿、全滿或全空時原子的能量會降低，較穩定，失電子較難（其他合理答案也給分） 【答題空10】金屬 1∶3 （其他合理表述也給分）

【解析】（1）銅原子序數為29，基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；3d能級上沒有未成對電子。

（2）①Cu2+電子構型為3d9，[Cu(NH3)4]2+也可表示為Cu(NH3)4(H2O)2]2+，為sp3d2雜化，同時發生畸變，形成四短(Cu←NH3配位鍵)兩長(H2O→Cu配位鍵)配位鍵，由于H2O→Cu配位鍵較弱，可認為不存在，于是就成了平面正四邊形結構。②[Cu(NH3)4]2+離子中，Cu2+給出空軌道，NH3提供孤對電子，Cu2+與NH3之間形成配位鍵。③NH3是由分子構成的共價化合物，形成的晶體屬于分子晶體；N原子電子排布式為1s22s22p3，只有3個未成對電子，所以只能形成3個氮氫鍵。

（3）一般情況下，元素的原子半徑越小，元素的非金屬性越強，其電離能就越大，但是N原子的2p亞層（2p3）為半滿，按洪特規則，亞層電子在半滿、全滿或全空時原子的能量會降低，較穩定，失電子較難，所以N原子的第一電離能大于O原子的第一電離能。

（4）單質銅及鎳都是金屬單質，則單質銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體。

（5）①晶胞中銅原子在面心，鎳原子在頂點，根據均攤法計算，晶胞中銅原子個數為6×＝3，鎳原子的個數為8×＝1，則銅和鎳原子個數比為3∶1；②根據以上分析，該晶胞的組成為Cu3Ni，若合金的密度為dg·cm-3，NA為阿伏加德羅常數的值，根據密度＝，即d=，則晶胞參數a＝，所以如圖所示，設晶體中任意―個Ni原子到最近Cu原子的距離為x，則2x2=a2，所以x=。