Question

【题目】自然界中存在大量的金属元素，其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:

(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子核外电子排布式为__________，N、O、S元素的原子对键合电子吸引力最大的是___________。

(2)在硫酸铜溶液中加入过量KCN能生成配离子[Cu(CN)4]2-，1mol CN中含有的π键的数目为__________。与CN互为等电子体的离子或分子有__________(写出一种即可)。

(3)[Cu(NH3)4]2+中，提供孤对电子的是___________。Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，其中一种可溶于水，则此种化合物是___________(填“极性”或“非极性”)分子，由此推知[Cu(NH)4]2+的空间构型是___________。（填“平面正方形”或“正四面体”）

(4)NH3中N原子的杂化方式是___________，硫元素对应的含氧酸酸性是H2SO4强于H2SO3，其原因为___________。

(5)铜的一种氧化物晶体结构如图所示，该氧化物的化学式是___________。若该晶体结构为长方体，其参数如图，阿伏加德罗常数为NA，则该氧化物的密度为___________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 极性 平面正方形 sp3 H2SO4与H2SO3分别可表示为(HO)2SO2和(HO)2SO，前者非羟基氧(2个)多于后者的非羟基氧(1个)的数目，使H2SO4中的S-O-H中的O的电子更偏向于S，越容易电离出H+，酸性更强 CuO

【解析】

(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子为Cu2+，Cu是29号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，先失去4s能级1个电子，再失去3d能级1个形成Cu2+；元素的非金属性越强，其对键合电子吸引力就越强；

(2)共价单键只有1个σ键；共价双键含有1个σ键、1个π键；共价三键含有1个σ键、2个π键；原子总数相同、价电子总数也相同的微粒互为等电子体，CN-与N2互为等电子体，二者价键结构相同，即CN-中含有C≡N三键，三键含有1个σ键、2个π键；

(3)配位体中的中心原子提供孤对电子，根据Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，结合相似性相溶原理分析物质的分子极性和空间构型；

(4)根据NH3的价层电子对数，得出杂化类型；

非金属含氧酸的酸性大小取决于非羟基氧的数目，非羟基氧原子数目越多，物质的酸性就越强；

(5)根据均摊法可以计算晶胞中含有的Cu、O原子个数，然后根据ρ=计算密度。

(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子为Cu2+，Cu是29号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，先失去4s能级1个电子，再失去3d能级1个形成Cu2+，因此Cu2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d9，也可写为[Ar]3d9；元素的非金属性越强，其对键合电子吸引力越强，S、O、N三种元素的非金属性O>N>S，则三种原子对键合电子吸引力由大到小的顺序是O>N>S，所以对键合电子吸引力最大的是O；

(2)在CN-中存在C、N三键，其中含有1个σ键，两个π键，则1mol CN-中含有的π键的数目为2NA；

等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，所以与CN-互为等电子体的离子有：C22-，分子有N2、CO；

(3)在[Cu(NH3)4]2+中，提供孤对电子的是配位体NH3分子中的N原子；Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，其中一种易溶于水，根据相似相溶原理，水是极性分子，所以该分子应该为极性分子；既然存在两种同分异构体，所以[Cu(NH3)4]2+的空间构型应该是平面正方形；

(4)NH3的价层电子对数=3+=4，所以N原子杂化类型为sp3杂化；

非金属含氧酸的酸性大小取决于非羟基氧的数目，H2SO4的非羟基氧2个，H2SO3的非羟基氧1个，使得H2SO4中的S-O-H中的O的电子更偏向于S，越容易电离出氢离子，酸性更强，所以酸性H2SO4强于H2SO3；

(5)如图所示，根据均摊法可以计算出Cu全部在体内：4个；O在顶点、面上、棱上和体心，即8×+4×＋2×＋1=4，所以Cu和O原子个数最简整数比为1：1，因此物质的化学式为CuO；晶体密度ρ==g/cm3= g/cm3。