Question

Cu₃N具有良好的電學(xué)和光學(xué)性能，在電子工業(yè)領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、國防領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域以及光學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域中，發(fā)揮著廣泛的、不可替代的巨大作用．
（1）N位于周期表中第

 

周期

 

族，與N^3-含有相同電子數(shù)的三原子分子的空間構(gòu)型是

 

．
（2）C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為

 

．
（3）Cu+的電子排布式為

 

，其在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu ²⁺和Cu，但CuO在高溫下會分解成Cu₂O，試從結(jié)構(gòu)角度解釋高溫下CuO為何會生成Cu₂O

 

．
（4）在Cu的催化作用下，乙醇可被空氣氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是

 

，乙醛分子中H-C-O的鍵角

 

乙醇分子中的H-C-O的鍵角．（填“大于”、“等于”或“小于”）
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個H2O被Cl-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，試畫出[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子的結(jié)構(gòu)式

 

．
（6）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，N^3-的配位數(shù)為

 

，Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為bpm，Cu₃N的密度

 

g/cm³．（阿伏加德羅為常數(shù)用N_A表示）（1pm=10^-10 cm）

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,極性分子和非極性分子,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）N位于周期表中第二周期第VA族，與N^3-含有相同電子數(shù)的微粒為等電子體，如NO₂^-，等電子體結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（2）同周期自左而右元素第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子的2p能級含有3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，失去第1個電子需要的能量較大；
（3）Cu⁺的核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)離子核外電子排布式，原子軌道處于全空、半滿或全滿時最穩(wěn)定；
（4）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，據(jù)此判斷碳原子的雜化方式，碳原子雜化方式不同導(dǎo)致其鍵角不同；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子，說明該分子的結(jié)構(gòu)不對稱；
（6）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，大球個數(shù)=12×

1

4

=3，小球個數(shù)=

1

8

=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數(shù)=3×2=6，Cu₃N的密度=

m

V

．

解答： 解：（1）N位于周期表中第二周期第VA族，與N^3-含有相同電子數(shù)的微粒為等電子體，如NO₂^-，得電子體結(jié)構(gòu)相似，亞硝酸根離子中N原子價層電子對個數(shù)=2+

1

2

×（5+1-2×2）=3且含有一個孤電子對，所以為V形結(jié)構(gòu)，
故答案為：二；VA；V形；
（2）同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，N元素原子的2p能級有3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，失去第一個電子需要的能量較高，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）Cu⁺的核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)離子核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，原子軌道處于全空、半滿或全滿時最穩(wěn)定，Cu⁺的3d軌道上全滿，穩(wěn)定，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；Cu⁺的3d軌道上電子全滿其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；
（4）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，醛基中碳原子采用sp²雜化、乙醇中含有醇羥基的碳原子采用sp³雜化，導(dǎo)致乙醛分子中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C-O的鍵角，
故答案為：sp³、sp²；大于；
（5）[Cu（H₂O）₄]²⁺為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個H₂O被Cl^-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，[Cu（H₂O）₂（Cl）₂]具有極性的分子，說明該分子的結(jié)構(gòu)不對稱，則其結(jié)構(gòu)式為，故答案為：；
（6）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，大球個數(shù)=12×

1

4

=3，小球個數(shù)=

1

8

=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N^3-的配位數(shù)=3×2=6，晶胞的體積=[（2a+2b）×10^-10cm]³，Cu₃N的密度=

m

V

=

64×3+14 NA

[(2a+2b)×10 -10]3

g/cm³=

1.03×1032

4(a+b)3N A

g/cm³，
故答案為：6；

1.03×1032

4(a+b)3N A

．

點評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞的計算、原子雜化、核外電子排布等知識點，根據(jù)密度公式、價層電子對互斥理論、構(gòu)造原理等知識點來分析解答，這些知識點都是考試熱點，難點是晶胞的計算，明確各個字母的含義，注意（1）中采用知識遷移的方法進(jìn)行解答，題目難度中等．