Question

8．鋰-磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu₄O（PO₄）₂，可通過下列反應(yīng)制備：2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O

（1）寫出基態(tài)Cu價(jià)電子的軌道表示式，與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有K Cr（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?yàn)镺＜N．
（2）PO₄^3-的空間構(gòu)型是正四面體，其等電子體有SO₄^2- ClO₄^-（填兩個(gè)）．
（3）氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖1，氮原子的雜化方式為sp³．
（4）在硫酸銅溶液中加入過量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，則CN^--中含有的σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1：2．
（5）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如圖2所示．則該化合物的化學(xué)式為CuH．
（6）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為r pm，則晶體銅密度的計(jì)算式為$\frac{256}{（2\sqrt{2}×r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）Cu為29號元素，價(jià)電子排布為3d¹⁰4s¹；Cu原子最外層含有一個(gè)電子；同周期從左到右第一電離能增大，但是第VA和VIA族反常；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對數(shù)=成鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)判斷；原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)相同的微粒互為等電子體；
（3）-NH₂中N原子的價(jià)層電子對數(shù)為4；
（4）CN^-的結(jié)構(gòu)式為[C≡N]^-，三鍵中含有1個(gè)σ鍵與2個(gè)π鍵；
（5）利用均攤法確定其化學(xué)式，每個(gè)頂點(diǎn)上的原子被6個(gè)晶胞占有；
（6）先判斷晶胞中所含微粒數(shù)，根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算得出．

解答 解：（1）銅是29號元素，價(jià)電子排布為3d¹⁰4s¹，則其價(jià)電子軌道表示式為：；Cu原子最外層含有一個(gè)電子，第四周期中最外層只有1個(gè)電子的元素還有K Cr；同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)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：；K Cr； O＜N；
（2）PO₄^3-中P原子的價(jià)層電子對=4+$\frac{1}{2}$（5+3-4×2）=4，且不含孤電子對，所以其空間構(gòu)型正四面體，根據(jù)原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)分別相等的兩種微�；�為等電子體，則PO₄^3-的等電子體有SO₄^2- ClO₄^-等
故答案為：正四面體；SO₄^2- ClO₄^-；
（3））-NH₂中N原子的價(jià)層電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)=3+1=4，所以N原子為sp³雜化；
故答案為：sp³；
（4）CN^-的結(jié)構(gòu)式為[C≡N]^-，三鍵中含有1個(gè)σ鍵與2個(gè)π鍵，則CN^--中含有的σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1：2，
故答案為：1：2；
（5）該晶胞中，銅原子個(gè)數(shù)=3+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=6，H原子個(gè)數(shù)=1+3+6×$\frac{1}{3}$=6，所以其化學(xué)式為CuH，
故答案為：CuH；
（6）銅晶體為面心立方最密堆積，則每個(gè)晶胞中含有銅的原子：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半徑為rpm=r×10^-10cm，假設(shè)晶體銅的密度為ρ，晶胞的邊長為d，$\sqrt{2}$d=4r，d=2$\sqrt{2}$r，則晶胞的體積是d³，則ρ•d³=$\frac{4×64}{{N}_{A}}$，所以ρ=$\frac{256}{（2\sqrt{2}×r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{256}{（2\sqrt{2}×r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，涉及電子排布、第一電離能、微�？臻g構(gòu)型的判斷、等電子體、雜化理論的應(yīng)用、晶胞的計(jì)算等，題目難度中等，這些知識點(diǎn)都是考查熱點(diǎn)，難點(diǎn)是化學(xué)式的確定，注意該題中每個(gè)頂點(diǎn)上的原子被6個(gè)晶胞占有而不是8個(gè)晶胞占有，為易錯(cuò)點(diǎn)．