Question

【題目】自然界中存在大量的金屬元素，其中鈉、鎂、鋁、鐵、銅等在工農業生產中有著廣泛的應用。回答下列問題:

(1)CuSO4和Cu(NO3)2中陽離子核外電子排布式為__________，N、O、S元素的原子對鍵合電子吸引力最大的是___________。

(2)在硫酸銅溶液中加入過量KCN能生成配離子[Cu(CN)4]2-，1mol CN中含有的π鍵的數目為__________。與CN互為等電子體的離子或分子有__________(寫出一種即可)。

(3)[Cu(NH3)4]2+中，提供孤對電子的是___________。Cu(NH3)2Cl2有兩種同分異構體，其中一種可溶于水，則此種化合物是___________(填“極性”或“非極性”)分子，由此推知[Cu(NH)4]2+的空間構型是___________。（填“平面正方形”或“正四面體”）

(4)NH3中N原子的雜化方式是___________，硫元素對應的含氧酸酸性是H2SO4強于H2SO3，其原因為___________。

(5)銅的一種氧化物晶體結構如圖所示，該氧化物的化學式是___________。若該晶體結構為長方體，其參數如圖，阿伏加德羅常數為NA，則該氧化物的密度為___________g/cm3。

Answer 1

【答案】[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9 O 2NA或2×6.02×1023 C22-、CO、N2（其它答案合理均可以） NH3 極性 平面正方形 sp3 H2SO4與H2SO3分別可表示為(HO)2SO2和(HO)2SO，前者非羥基氧(2個)多于后者的非羥基氧(1個)的數目，使H2SO4中的S-O-H中的O的電子更偏向于S，越容易電離出H+，酸性更強 CuO

【解析】

(1)CuSO4和Cu(NO3)2中陽離子為Cu2+，Cu是29號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，先失去4s能級1個電子，再失去3d能級1個形成Cu2+；元素的非金屬性越強，其對鍵合電子吸引力就越強；

(2)共價單鍵只有1個σ鍵；共價雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；共價三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；原子總數相同、價電子總數也相同的微粒互為等電子體，CN-與N2互為等電子體，二者價鍵結構相同，即CN-中含有C≡N三鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；

(3)配位體中的中心原子提供孤對電子，根據Cu(NH3)2Cl2有兩種同分異構體，結合相似性相溶原理分析物質的分子極性和空間構型；

(4)根據NH3的價層電子對數，得出雜化類型；

非金屬含氧酸的酸性大小取決于非羥基氧的數目，非羥基氧原子數目越多，物質的酸性就越強；

(5)根據均攤法可以計算晶胞中含有的Cu、O原子個數，然后根據ρ=計算密度。

(1)CuSO4和Cu(NO3)2中陽離子為Cu2+，Cu是29號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，先失去4s能級1個電子，再失去3d能級1個形成Cu2+，因此Cu2+的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d9，也可寫為[Ar]3d9；元素的非金屬性越強，其對鍵合電子吸引力越強，S、O、N三種元素的非金屬性O>N>S，則三種原子對鍵合電子吸引力由大到小的順序是O>N>S，所以對鍵合電子吸引力最大的是O；

(2)在CN-中存在C、N三鍵，其中含有1個σ鍵，兩個π鍵，則1mol CN-中含有的π鍵的數目為2NA；

等電子體是指原子總數相同，價電子總數也相同的微粒，所以與CN-互為等電子體的離子有：C22-，分子有N2、CO；

(3)在[Cu(NH3)4]2+中，提供孤對電子的是配位體NH3分子中的N原子；Cu(NH3)2Cl2有兩種同分異構體，其中一種易溶于水，根據相似相溶原理，水是極性分子，所以該分子應該為極性分子；既然存在兩種同分異構體，所以[Cu(NH3)4]2+的空間構型應該是平面正方形；

(4)NH3的價層電子對數=3+=4，所以N原子雜化類型為sp3雜化；

非金屬含氧酸的酸性大小取決于非羥基氧的數目，H2SO4的非羥基氧2個，H2SO3的非羥基氧1個，使得H2SO4中的S-O-H中的O的電子更偏向于S，越容易電離出氫離子，酸性更強，所以酸性H2SO4強于H2SO3；

(5)如圖所示，根據均攤法可以計算出Cu全部在體內：4個；O在頂點、面上、棱上和體心，即8×+4×＋2×＋1=4，所以Cu和O原子個數最簡整數比為1：1，因此物質的化學式為CuO；晶體密度ρ==g/cm3= g/cm3。