Question

【題目】銅的相關化合物在化工、材料等領域有著廣泛的應用。回答下列問題：

（1）基態Cu原子中，核外電子占據的最高能層的符號是___________，占據該能層電子的電子_云輪廓圖形狀為__________；Cu2+價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為___________。

（2）Cu2O熔點(1235℃)比Cu2S熔點(113℃)高，它們均屬于___________晶體，前者熔點較高的原因是_________________________________。

（3）Cu可與N、S，O等元素形成化合物，N、S、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為______________；在Cu的催化作用下，乙醇可被氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是________________。

（4）1mo[Cu(NH3)4]SO4中含有σ鍵的數目為___________(用NA表示阿伏加德羅常數)。

（5）Cu與N所形成的某種晶體的立方晶胞如圖所示，其晶胞參數為amm。該晶體的化學式為___________，晶體的密度為___________g·cm－3(列出計算式即可，用NA表示阿伏加德羅常數)。

Answer 1

【答案】N 球形 離子 Cu20與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O2-半徑比S2-半徑小，所以Cu20的晶格能更大，熔點更高 N>O>S sp3 sp2 20NA Cu3N 206×1021/(NA×a3)

【解析】

(1) 根據基態Cu原子核外電子排布1s22s22p63s23p63d104s1，判斷核外電子占據的最高能層，占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀；畫出Cu2+價層電子的軌道表達式；

（2）組成和結構相似的離子晶體，晶格能越大，熔點更高；

(3) 同一主族， 從上到下，第一電離能減小；同周期隨原子序數增大,元素第一電離能呈增大趨勢,IIA 族、VA族原子第一電離能高于同周期相鄰元素；根據價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數，確定甲醛分子中碳原子的雜化方式；

（4）1個NH3中有3個σ鍵；1個SO42-中含有4個σ鍵；1個銅原子與4個NH3形成4個配位鍵；據此進行計算；

（5）利用均攤法計算晶胞中原子個數，從而找出該物質的化學式；先計算1mol晶胞的質量，再根據ρ=m/V求出晶體的密度。

(1) 基態Cu原子核外電子排布： 1s22s22p63s23p63d104s1，核外電子占據的最高能層的符號是N；占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀為球形；Cu2+價層電子的軌道表達式（電子排布圖）為，；綜上所述，本題答案是：N；球形；。

（2）Cu20熔點(1235℃)比Cu2S熔點(1130℃)高，其原因是它們都屬于離子晶體，但Cu20與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O2-半徑比S2-半徑小，所以Cu20的晶格能更大，熔點更高；綜上所述，本題答案是：離子；Cu20與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O2-半徑比S2-半徑小，所以Cu20的晶格能更大，熔點更高。

(3) 同一主族， 從上到下，第一電離能減小，同周期隨原子序數增大,元素第一電離能呈增大趨勢,氮元素原子2p軌道為半滿穩定狀態,第一電離能高于同周期相鄰元素；因此N、S、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為：N>O>S；乙醛中甲基上的C形成4條σ鍵，無孤電子對，因此采取sp3雜化類型，醛基中的C形成3條σ鍵和1條π鍵，無孤電子對，采取sp2雜化類型；

綜上所述，本題答案是：N>O>S；sp3 、sp2；

(4)1個[Cu(NH3)4]SO4中，有4個NH3，1個NH3中有3個σ鍵；共含有4×3=12個σ鍵；1個SO42-中含有4個σ鍵；1個銅原子與4個NH3形成4個配位鍵，即有4個σ鍵；因此1 moI[Cu(NH3)4]SO4中含有σ鍵的數目為20NA；綜上所述，本題答案是：20NA。

(5)由晶胞圖可知，一個晶胞中，Cu原子的數目為12×1/4=3，N原子的數目為8×1/8=1，因此該晶體的化學式為Cu3N；1mol 晶胞的質量為64×3+14=206g，一個晶胞的體積V=(a×10-7)3cm3，因此晶體的密度=206÷[NA×(a×10-7)3]= 206÷[NA×a3×10-21]= 206×1021/(NA×a3) g/cm3；

綜上所述，本題答案是：Cu3N；206×1021/(NA×a3)。