Question

12．I．CuCl和CuCl₂都是重要的化工原料，常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等．已知：
①CuCl可以由CuC1₂用适当的还原剂如SO₂、SnCl₂等还原制得：
2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-
2CuCl₂+SnCl₂═2CuCl↓+SnCl₄
②CuCl₂溶液与乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）可形成配离子：

请回答下列问题：
（1）基态Cu原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；C、N、0三种元素第一电离能由大到小的顺序是O＞N＞C．
（2）S0₂分子的空间构型为V型；与SnCL₄互为等电子体的一种阴离子的化学式为SO₄^2-、SiO₄^4-．
（3）乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp³杂化．乙二胺和三甲胺[N（CH₃）₃]均属于子胺，但乙二胺比三甲胺的沸点的多，原因是乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键．
（4）②中所形成的配离子中不含有的化学键类型有   c（填字母）．
a．配位键b．极性键c．离子键   d．非极性键
（5）Cu （OH）₂可溶于第水中，反应的离子方程式为Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．
（6）已知4CuO=2Cu₂0+O₂，试从结构的角度解择这一反应能够发生的原因Cu²⁺的价电子结构为3d⁹，Cu⁺的价电子结构为3d¹⁰，3d¹⁰为稳定结构，所以在高温时，Cu²⁺得一个电子变成稳定结构的Cu⁺．
（7）Cu与H可形成一种红色晶体，其晶胞结构如图甲所示，则一个晶胞的质量为 g．


Ⅱ．铜单质晶体其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示．
（8）若已知Cu的原子半径为d cm，N_A代表阿伏加德罗常数，Cu的相对原子质量为Mt，则该晶体的密度为$\frac{{M}_{t}}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根据核外电子排布规律书写Cu原子的核外电子排布式；同周期自左而右，电负性增大，据此判断C、O、N元素的电负性；
（2）SO₂分子的中心原子S原子的杂化轨道数为3，采取sp²杂化，含有1对孤对电子对，为V型结构；根据等电子体理论写出符合条件的与SnCL₄互为等电子体的一种阴离子的化学式；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）中N原子呈3个σ键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp³杂化；乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，但三甲胺[N（CH₃）₃]分子之间不能形成氢键；
（4）离子中存在配位键、C-N键、C-H键、N-H键、C-C键，据此判断离子所含有的化学键类型；
（5）氢氧化铜能与氨水反应生成深蓝色的溶液，生成了铜氨络离子，结合原子守恒书写；
（6）Cu⁺的核外有28个电子，根据构造原理书写其基态离子核外电子排布式，再结合原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定；
（7）结合晶胞的均摊法计算晶胞中Cu和H原子数目，再结合Cu和H的摩尔质量，计算晶胞的质量；
（8）可以均摊法计算晶胞中Cu原子数目，结合Cu的摩尔质量计算晶胞质量，Cu的原子半径为d cm，有图丙可知晶胞平面对角线长为4dcm，则晶胞棱长为2$\sqrt{2}$dcm，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）Cu原子的核电荷数为29，其基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
同周期自左而右，电负性增大，电负性O＞N＞C，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；O＞N＞H
（2）SO₂分子的中心原子S原子的杂化轨道数为$\frac{6}{2}$=3，采取sp²杂化，含有1对孤对电子对，故SO₂为V型结构；与SnCL₄互为等电子体的一种阴离子有SO₄^2-、SiO₄^4-等；
故答案为：V型；SO₄^2-、SiO₄^4-；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）中N原子呈3个σ键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp³杂化；乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，三甲胺[N（CH₃）₃]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高．
故答案为：sp³杂化；乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键；
（4）离子中存在配位键、C-N键、C-H键、N-H键、C-C键，其中C-N键、C-H键、N-H键为极性键，C-C键为非极性键，故离子含有配位键、极性键、非极性键，不含有离子键，则选c；故答案为：c；
（5）向Cu（OH）₂的悬浊液中滴加氨水，氢氧化铜能与氨水反应生成深蓝色的溶液，即生成了铜氨络离子，其反应的离子方程式为：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
故答案为：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
（6）Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Cu²⁺的价电子结构为3d⁹，Cu⁺的价电子结构为3d¹⁰，3d¹⁰为稳定结构，所以在高温时，Cu²⁺得一个电子变成稳定结构的Cu⁺；
故答案为：Cu²⁺的价电子结构为3d⁹，Cu⁺的价电子结构为3d¹⁰，3d¹⁰为稳定结构，所以在高温时，Cu²⁺得一个电子变成稳定结构的Cu⁺；
（7）该晶胞中含有铜原子个数铜原子个数=4+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=7，H原子个数=1+3+6×$\frac{1}{3}$=7，则一个晶胞中含有7个CuH，晶胞的质量为$\frac{65×7}{{N}_{A}}$g=$\frac{435}{{N}_{A}}$g，故答案为：$\frac{435}{{N}_{A}}$；
（8）Cu晶胞中含有Cu原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞的质量为$\frac{4{M}_{t}}{{N}_{A}}g$，Cu的原子半径为d cm，有图丙可知晶胞平面对角线长为4dcm，则晶胞棱长为2$\sqrt{2}$dcm，晶胞的体积为（2$\sqrt{2}$dcm）³=16$\sqrt{2}$d³cm³，晶胞密度根据ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4{M}_{t}}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}{d}^{3}}g/c{m}^{3}$=$\frac{{M}_{t}}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，故答案为：$\frac{{M}_{t}}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$．

点评 考查核外电子排布规律、电负性、杂化轨道、分子空间结构、氢键与化学键、晶胞等，晶胞的计算是本题难点，综合性较大，难度中等，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础与分析问题解决问题的能力．