Question

16．2015年11月德國(guó)科學(xué)家在硫酸銅溶液中滴入氨基乙酸鈉（H₂N-CH₂-COONa）得到一種配離子可用于治療冠心病，該配離子含有C、H、O、N、Cu等元素．
（1）基態(tài)Cu原子的電子排布式為[Ar]3d⁹4s²．
（2）C、H、O、N四種元素形成的丁二酮肟常用于檢驗(yàn)Ni²⁺：在稀氨水介質(zhì)中，丁二酮肟與Ni²⁺反應(yīng)可生成鮮紅色沉淀，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示．
①該結(jié)構(gòu)中，碳碳之間的共價(jià)鍵類型是σ鍵，碳氮之間的共價(jià)鍵類型是σ鍵和π鍵，氮鎳之間形成的化學(xué)鍵類型是配位鍵．
②該結(jié)構(gòu)中，碳原子的雜化軌道類型有sp³和sp²．
（3）C、H、O、N幾種元素可形成乙酸、乙醛、HNO₃，NO${\;}_{3}^{-}$的空間構(gòu)型是平面三角形（用文字描述），研究者發(fā)現(xiàn)乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因是乙酸分子間能形成氫鍵而使其熔沸點(diǎn)較高．
（4）N和Cu元素形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示，則該化合物的化學(xué)式為Cu₃N．該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量為M，N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值，若該晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，則該晶體的密度是$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫Cu原子核外電子排布式；
（2）①共價(jià)單鍵為σ鍵、共價(jià)雙鍵之間的化學(xué)鍵為σ鍵和π鍵；含有孤電子對(duì)和含有空軌道的原子之間存在配位鍵；
②價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為2的原子為sp雜化、價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為3的原子為sp²雜化、價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為4的原子為sp³雜化，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷原子雜化方式；
（3）先計(jì)算硝酸根離子之間N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷硝酸根離子空間構(gòu)型；
含有氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高；
（4）利用均攤法確定化學(xué)式；根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：（1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫Cu原子核外電子排布式為[Ar]3d⁹4s²，故答案為：[Ar]3d⁹4s²；
（2）①共價(jià)單鍵為σ鍵、共價(jià)雙鍵之間的化學(xué)鍵為σ鍵和π鍵，碳氮原子之間的化學(xué)鍵為σ鍵和π鍵；含有孤電子對(duì)和含有空軌道的原子之間存在配位鍵，Ni原子含有空軌道、N原子含有孤電子對(duì)，所以二者形成的化學(xué)鍵為配位鍵，
故答案為：σ鍵和π鍵；配位鍵；
②價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為2的原子為sp雜化、價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為3的原子為sp²雜化、價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為4的原子為sp³雜化，根據(jù)圖知，甲基上共價(jià)鍵個(gè)數(shù)是4，采用雜化sp³，碳氮原子中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，采用雜化sp²，
故答案為：sp³和sp²；
（3）NO₃^-中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{5+1-3×2}{2}$=3且不含孤電子對(duì)，則空間構(gòu)型是平面三角形，乙酸分子之間能形成氫鍵、乙醛分子之間不能形成氫鍵，含有氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高，所以乙酸熔沸點(diǎn)大于乙醛，故答案為：平面三角形；乙酸分子之間形成氫鍵而使其熔沸點(diǎn)較高；
（4）N原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子個(gè)數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，所以其化學(xué)式為Cu₃N；
晶胞體積=（a×10^-10）³cm³，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：Cu₃N；$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、微�？臻g構(gòu)型判斷、原子雜化方式判斷等知識(shí)點(diǎn)，明確晶胞原理及計(jì)算方法是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算．