Question

【题目】铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途。请回答以下问题：

(1)超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：

①NH4CuSO3中金属阳离子的核外电子排布式为__________________。N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为____________(填元素符号)。

②向CuSO4溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]SO4，下列说法正确的是________。

A．氨气极易溶于水，原因之一是NH3分子和H2O分子之间形成氢键的缘故

B．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角

C．[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇，会析出深蓝色的晶体

D．已知3.4 g氨气在氧气中完全燃烧生成无污染的气体，并放出a kJ热量，则NH3的燃烧热的热化学方程式为：NH3(g)＋3/4O2(g)===1/2N2(g)＋3/2H2O(g)　ΔH＝－5a kJ·mol－1

(2)铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的氧气变为臭氧(与SO2互为等电子体)。根据等电子原理，O3分子的空间构型为________。

(3)氯与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构(如图所示)，a位置上Cl原子(含有一个配位键)的杂化轨道类型为____________________。

(4)如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图，已知镧镍合金与上述Ca－D合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，它们有很强的储氢能力。已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23 cm3，储氢后形成LaNinH4.5合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNin中n＝______________________(填数值)；氢在合金中的密度为________(保留两位有效数字)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) N＞O＞S AC V形 sp3杂化 5 0.083 g·cm－3

【解析】

（1）①NH4CuSO3中金属阳离子为Cu+，铜是29号元素，失去一个电子生成亚铜离子；N原子2p轨道为半充满结构，第一电离能大于O原子，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小；

A、氨气分子与水分子之间存在氢键；

B、氨气分子中N原子和水分子O原子均为sp3杂化，氨分子中N原子只有一对孤对电子，水分子中O原子有两对孤对电子；

C、根据相似相溶可知，乙醇分子极性弱于水的极性；

D、燃烧热的热化学方程式中，产物H2O为液态；

（2）O3分子与SO2互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型；

（3）a位置上的Cl形成了2条单键，还有2对孤对电子；

（4）由图可知，在晶胞上、下两个面上共有4个D原子，在前、后、左、右四个面上共有4个D原子，在晶胞的中心还有一个D原子。

（1）①NH4CuSO3中金属阳离子为Cu+，铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d10或[Ar]3d10；N原子2p轨道为半充满结构，第一电离能大于O原子，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以其第一电离能大小为N＞O＞S，故答案为：1S22S22P63S23P63d10或[Ar]3d10；N＞O＞S；

②A、氨气分子与水分子之间存在氢键，氢键的存在使物质的溶解性显著增大，故正确；

B、氨气分子中N原子和水分子O原子均为sp3杂化，氨分子中N原子只有一对孤对电子，水分子中O原子有两对孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知，氨分子的键角大于水分子的键角，故错误；

C、根据相似相溶可知，乙醇分子极性弱于水的极性，[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中溶解度降低，则[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇会析出深蓝色的晶体，故正确；

D、表示燃烧热的热化学方程式中，产物H2O为液态，故错误；

故选AC，故答案为：AC；

（2）O3分子与SO2互为等电子体，SO2分子中S原子价层电子对数为3，孤对电子数为1，空间构型为V形，等电子体具有相同的空间构型，则O3分子空间构型为V形，故答案为：V形；

（3）a位置上的Cl形成了2条单键，还有2对孤对电子，故为sp3杂化，故答案为：sp3杂化；

（4）镧镍合金、Ca－D合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，由图可知，在晶胞上、下两个面上共有4个D原子，在前、后、左、右四个面上共有4个D原子，在晶胞的中心还有一个D原子，故Ca与D的个数比为8×：（8×+1）=1：5，故n=5；晶胞体积为9.0×10-23cm3，LaNinH4.5合金中H的质量为=，氢在合金中的密度为=0.083 g·cm－3，故答案为：0.083 g·cm－3。