Question

【題目】銅及其化合物在工業生產及生活中用途非常廣泛。回答下列問題：

（1）基態銅原子價電子排布式為____________；第二電離能I(Cu)________I (Zn)（填“＞”或“＜”）。

（2）四氟硼酸四(乙腈)合銅(Ⅰ)配合物是有機合成中常見催化劑，其化學式為[Cu (CH3CN) 4]BF4。

①該配合物中陰離子的空間構型為_____________，與其互為等電子體的分子或離子是______________（各舉1例）。

②配體分子中與Cu(I) 形成配位鍵的原子為____________；配體CH3CN 中的碳原子雜化方式是______。

（3）已知Cu2O 熔點為1235 ℃，K2O 熔點為770℃，Cu2O 屬于____晶體，前者熔點較高，其原因是_______________________________________。

（4）Cu3N 的晶胞（立方）結構如下圖所示：

①距離最近的兩個Cu+間的距離為________nm；

②Cu3N 晶體的密度為_____________ g·cm-3（列出計算式，不必計算出結果）。

Answer 1

【答案】 3d104s1 ＞ 正四面體 CCl4 、PO43- 、SO42- 、ClO4- N sp、sp3 離子 Cu+離子半徑比K+小，晶格能大 或

【解析】分析：本題考查物質結構與性質。(1) 基態銅原子核外有29個電子，根據洪特規則分析電子排布式；根據穩定性判斷第一電離能I(Cu)>I (Zn)。(2) ①根據中心原子成鍵電子對數判斷空間構型；與其具有相同原子個數和價電子數為等電子體。②N原子有孤電子對，則與Cu(I)形成配位鍵的原子為N；配體CH3CN中“CN”中碳原子和氮原子形成碳氮三鍵，則碳原子雜化方式是sp雜化，“—CH3”中碳原子形成4個單鍵，則碳原子雜化方式是sp3雜化。(3)因Cu+離子半徑比K+小，形成的離子鍵較強，故離子鍵較強的Cu2O的熔點高。(4)①根據Cu3N的晶胞結構分析；②根據=計算晶胞的密度。

詳解：(1) 基態銅原子核外有29個電子，根據洪特規則可知，當3d軌道排布10個電子為全充滿結構時，原子能量最低，所以基態銅原子價電子排布式為3d104s1；鋅原子最外層為4s2全充滿結構，比銅最外層4s1穩定，所以第一電離能I(Cu)>I (Zn)。

(2) ①該配合物中陰離子為BF4-，中心B原子價層電子對數為4，孤對電子數為0，則其空間構型為正四面體；與其具有相同原子個數和價電子數的等電子體的分子或離子有CCl4 、PO43- 、SO42- 、ClO4- 等。

②配體分子中C、H原子均沒有孤電子對，N原子有孤電子對，則與Cu(I)形成配位鍵的原子為N；配體CH3CN中“CN”中碳原子和氮原子形成碳氮三鍵，則碳原子雜化方式是sp雜化，“—CH3”中碳原子形成4個單鍵，則碳原子雜化方式是sp3雜化。

(3)Cu2O和K2O均屬于離子晶體，因Cu+離子半徑比K+小，晶格能大，形成的離子鍵較強，故離子鍵較強的Cu2O的熔點高。

(4)①根據Cu3N的晶胞結構可知，處于面對角線上的兩個Cu+間距離最近，則距離最近的兩個Cu+間的距離為×0.381nm

②由示意圖可知，晶胞中有一個“Cu3N”，一個晶胞質量為：g，一個晶胞體積為

（0.381×10-7）3cm3，晶體密度為 或g·cm-3。