Question

【題目】銅及其化合物具有廣泛的應(yīng)用，間接碘量法可以測(cè)定銅合金中的銅，回答下列問(wèn)題：

(1)銅合金的種類較多，主要有黃銅和各種青銅等。試樣可以用HNO3分解，還需要用到濃H2SO4．CuSO4和Cu（NO3）2中陽(yáng)離子的基態(tài)核外電子排布式為______；S、O、N三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>______；

(2)Cu（NO3）2溶液中通入足量NH3能生成配合物[Cu（NH3）4]（NO3）2，其中NH3中心原子的雜化軌道類型為______，[Cu（NH3）4]（NO3）2屬于______晶體。

(3)CuSO4溶液中加入過(guò)量KCN能生成配離子[Cu（CN）4]2-，1 mol CN-中含有的π鍵數(shù)目為______，與CN-互為等電子體的離子有______（寫出一種即可）；

(4)CuSO4的熔點(diǎn)為560℃，Cu（NO3）2的熔點(diǎn)為115℃，CuSO4熔點(diǎn)更高的原因可能是______；

(5)在弱酸性溶液中，Cu2+與過(guò)量KI作用，生成CuI沉淀，同時(shí)析出定量的I2；如圖為碘晶體晶胞結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是______；

A．碘分子的排列有2種不同的取向，2種取向不同的碘分子，以4配位數(shù)交替配位形成層結(jié)構(gòu)

B．用均攤法可知平均每個(gè)晶胞中有4個(gè)碘原子

C．碘晶體為無(wú)限延伸的空間結(jié)構(gòu)，是原子晶體

D．碘晶體中的碘原子間存在非極性鍵和范德華力

(6)已知Cu2O晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞原子坐標(biāo)參數(shù)A為（0，0，0），B為（1，0，0），C為（）。則D原子的坐標(biāo)參致為______，它代表______原子（填元素符號(hào)）；已知金屬銅的堆積方式是面心立方最密堆積，則晶體中銅原子的配位數(shù)是12，Cu原子的空間利用率是______。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d9 N＞O＞S sp3 離子 2NA CuSO4和Cu(NO3)2均為離子晶體，SO42-所帶電荷比NO3-大，故CuSO4晶格能較大，熔點(diǎn)較高 A (，，) Cu 74%

【解析】

(1)陽(yáng)離子為Cu 2+，Cu原子核外電子數(shù)為29，原子形成陽(yáng)離子時(shí)，先失去高能層中電子，同一能層先失去高能級(jí)中電子；同主族自上而下元素第一電離能減小，N元素原子2p軌道為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；

(2)NH3中N原子形成3個(gè)N-H，含有1對(duì)孤對(duì)電子，VSEPR模型為四面體；[Cu(NH3)4](NO3)2由[Cu(NH3)4]2+ 與NO3-構(gòu)成，是離子化合物；

(3)CN-與N2互為等電子體，CN-中C、N之間形成C≡N三鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵；將N原子用碳原子與1個(gè)單位負(fù)電荷替換可得到與CN-互為等電子體的一種離子；

(4)離子電荷越多，晶格能越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)越高；

(5)同種非金屬元素之間形成非極性共價(jià)鍵，碘為分子晶體，碘晶體中的碘原子間存在非極性鍵和范德華力，晶胞中占據(jù)頂點(diǎn)和面心，碘分子的排列有2種不同的取向；

(6)晶胞原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)、B為(1，0，0)、C為(，，)，如圖坐標(biāo)系中，A為處于坐標(biāo)系中的原點(diǎn)(定義為O)，則C處于晶胞體心位置，A、D、C的連線處于體對(duì)角線線上，且D處于A、C連線的中點(diǎn)位置，D到晶胞左側(cè)面距離為參數(shù)x，D到晶胞前面的距離為參數(shù)y，D到晶胞下底面距離為參數(shù)z；計(jì)算晶胞中白色球、黑色球數(shù)目，結(jié)合化學(xué)式確定代表的元素；金屬銅是面心立方最密堆積方式，Cu原子處于頂點(diǎn)與面心，頂點(diǎn)Cu原子與面心Cu原子相鄰，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面為2個(gè)晶胞共用；設(shè)Cu原子半徑為r，則晶胞棱長(zhǎng)為2r，計(jì)算晶胞中Cu原子總體積，該晶胞中Cu原子的空間利用率。

(1)陽(yáng)離子為Cu 2+，Cu原子核外電子數(shù)為29，陽(yáng)離子的基態(tài)核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d9；由元素周期律可知，同主族自上而下元素第一電離能減小，N元素原子2p軌道為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能為：N＞O＞S；

(2)NH3中N原子形成3個(gè)N-H，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，VSEPR模型為四面體，中心N原子采取sp3雜化；[Cu(NH3)4]2+ 與NO3-形成離子化合物，則[Cu(NH3)4](NO3)2屬于離子晶體；

(3)CN-與N2互為等電子體，CN-中C、N之間形成C≡N三鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，1mol CN中含有的2molπ鍵，1mol CN中含有的π鍵數(shù)目為：2NA；將N原子用碳原子與1個(gè)單位負(fù)電荷替換可得到與CN-互為等電子體的一種離子：；

(4)CuSO4和Cu(NO3)2均為離子晶體，SO42-所帶電荷比NO3-大，故CuSO4晶格能較大，熔點(diǎn)較高；

(5)A．碘分子的排列有2種不同的取向，在頂點(diǎn)和面心不同，2種取向不同的碘分子以4配位數(shù)交替配位形成層結(jié)構(gòu)，故A正確；

B．用均攤法計(jì)算：頂點(diǎn)碘分子個(gè)數(shù)加面心碘分子個(gè)數(shù)=8×+6×=4，因此平均每個(gè)晶胞中有4個(gè)碘分子，即有8個(gè)碘原子，故B錯(cuò)誤；

C．碘晶體為無(wú)限延伸的空間結(jié)構(gòu)，構(gòu)成微粒為分子，是分子晶體，故C錯(cuò)誤；

D．碘晶體中的碘原子間存在I-I非極性鍵，而晶體中碘分子之間存在范德華力，故D錯(cuò)誤；

故答案為：A；

(6)晶胞原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)、B為(1，0，0)、C為(，，)，如圖坐標(biāo)系中，A為處于坐標(biāo)系中的原點(diǎn)(定義為O)，則C處于晶胞體心位置，A、D、C的連線處于體對(duì)角線線上，且D處于A、C連線的中點(diǎn)位置，故D到晶胞左側(cè)面距離為、到晶胞前面的距離為，到晶胞下底面距離為，故D的參數(shù)為(，，)；晶胞中白色球數(shù)目=1+8×=2，黑色球數(shù)目=4，二者數(shù)目之比為1：2，而化學(xué)式為Cu2O，故黑色球?yàn)?/span>Cu原子、白色球?yàn)?/span>O原子，即D表示Cu原子；金屬銅是面心立方最密堆積方式，Cu原子處于頂點(diǎn)與面心，頂點(diǎn)Cu原子與面心Cu原子相鄰，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面為2個(gè)晶胞共用，設(shè)Cu原子半徑為r，則晶胞棱長(zhǎng)為2r，晶胞體積=(2r)3，晶胞中Cu原子數(shù)目=8×+6×=4，晶胞中Cu原子總體積=4×πr3，該晶胞中Cu原子的空間利用率是=×100%=74%。