Question

【题目】1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如图，其中配位键和氢键均釆用虚线表示。

（1）写出基态Cu原子的核外电子排布式____，S原子的价层电子排布图______

（2）写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式_____(必须将配位键表示出来)。

（3）向CuSO4溶液中滴加氨水，可以得到深蓝色的溶液，再加入乙醇后析出深蓝色晶体，写出深蓝色晶体的化学式_____。比较NH3和[Cu(NH3)4]2+中H-N-H 中键角的大小：NH3_____[Cu(NH3)4]2+（填“” “” 或“=”）。

（4）已知H2O2的结构如图：

H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书页角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′，估计它难溶于CS2，简要说明原因______。

（5）分析下表中两种物质的键能数据(单位:kJ/mol)。

	A—B	A=B
CO	357.7	798.9	1 071.9
N2	154.8	418.4	941.7

结合数据说明CO比N2活泼的原因：_________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 [Cu(NH3)4]SO4H2O < 因H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据相似相溶规律，H2O2难溶于CS2中 CO中第一个断裂的π键的键能是273kJ/mol，N2中第一个断裂的π键的键能是523.3kJ/mol，所以CO的第一个键比N2更容易断

【解析】

(1)铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式；硫是16号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，根据价电子排布式3s23p4书写其价层电子排布图；
(2) CuSO45H2O中铜离子含有空轨道，水分子含有孤对电子对，铜离子与水分子之间形成配位键，铜离子配体数为4；

（3）硫酸铜加氨水生成的深蓝色物质是铜氨络合离子，析出的晶体是铜氨络合物。由于NH3提供孤对电子与Cu2+形成配位键后，N-H成键电子对受到的排斥力减小，所以H-N-H键角增大；

（4）判断H2O2、CS2分子的极性，依据相似相溶的原理解答；

（5）根据断裂三键中的中的一个键消耗的能量判断。

(1)铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，价电子排布式3s23p4，则其价层电子排布图为；
因此，本题正确答案是：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；；

(2) CuSO45H2O中铜离子含有空轨道，水分子含有孤对电子对，铜离子与水分子之间形成配位键，铜离子配体数为4。水合铜离子的结构简式为，

因此，本题正确答案是：；

（3）向深蓝色透明溶液加入乙醇，由于乙醇能降低溶解度，有利于晶体析出，所以[Cu(NH3)4]SO4H2O在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，故会析出深蓝色的晶体：[Cu(NH3)4]SO4H2O；由于NH3提供孤对电子与Cu2+形成配位键后，N-H成键电子对受到的排斥力减小，所以H-N-H键角增大，所以键角的大小：NH3<[Cu(NH3)4]2+，
因此，本题正确答案是：[Cu(NH3)4]SO4H2O；<；

（4）相似相溶原理是指由于极性分子间的电性作用，使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂，H2O2是极性分子，CS2是非极性分子，依据相似相溶的原理可知，H2O2难溶于CS2，
因此，本题正确答案是：因H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据相似相溶规律，H2O2难溶于CS2中；

（5）根据表中数据可知，断裂C≡O中的一个π键消耗的能量是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol，断裂N≡N中的一个π键消耗的能量是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol，断裂一个π键CO比N2更容易，所以CO更活泼，
因此，本题正确答案是：CO中第一个断裂的π键的键能是273kJ/mol，N2中第一个断裂的π键的键能是523.3kJ/mol，所以CO的第一个键比N2更容易断。