Question

选考[化学——选修3：物质结构与性质] (15分)

锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，可通过下列反应制备：

2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O＝Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O

（1）写出基态Cu的第三能层的电子排布式 ，与Cu同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有 (填元素符号)，上述方程式中涉及到的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为 。

（2）PO43－的空间构型是 。

（3）氨基乙酸铜的分子结构如图，氮原子的杂化方式为 。

（4）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2－，则CN-中含有的σ键与π键的数目之比为 。

（5）Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为 。

（6）铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为r pm，则晶体铜密度的计算式为 g/cm3。

Answer 1

（1）3s23p63d10 （1分） K Cr （2分） O＜N （2分）

（2）正四面体（2分）

（3） sp3 （2分）

（4）1︰2 （2分）

（5）CuH （2分）

（6） （2分）

【解析】

试题分析：（1）Cu原子序数为29，根据构造理论知，基态铜原子第三能层的电子排布式3s23p63d10 ；核外电子排布式为[Ar]3d104s1，最外层有1个电子，与Cu同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有K Cr；同周期元素由左向右第一电离能逐渐增大，N、O元素第一电离能由小到大的顺序为O＜N。（2）PO43—中P价层电子对数为4，P与4个O形成4个键，离子空间构型为正四面体。（3）氨基中N形成3个键还有1对孤对电子，氮原子的杂化类型为sp3。（4）配合物[Cu(CN)4]2－中CN-含有碳氮三键，含有的σ键与π键的数目之比为1：2；（5）根据题给晶体结构单元知，该结构单元为正六棱柱，利用切割法分析，位于面上的原子为2个晶胞共用，对1个晶胞的贡献为1/2，位于顶点上的原子为6个晶胞共用，对1个晶胞的贡献为1/6，位于棱上的原子为3个晶胞共用，对1个晶胞的贡献为1/3，位于内部上的原子属于1个晶胞，对1个晶胞的贡献为1，则该晶胞中铜原子个数为12×1/6+2×1/2+4=6,氢原子个数为6×1/3+4=6，则该化合物的化学式为CuH；（6） 铜晶体为面心立方最密堆积，结构如图：

。在一个面心立方晶胞中，晶胞边长为a，铜原子的金属半径为r，根据简单的几何关系得：(4r)2 = a2 + a2，求出a，进一步得晶胞的密度的计算式见答案。

考点：考查核外电子排布、分子空间构型、杂化轨道、化学键和晶胞计算。