Question

【題目】銅及其化合物有著十分重要的用途：如氨基乙酸銅[結構簡式為(H2NCH2COO)2Cu]常用作食品補銅劑及礦物元素飼料添加劑，硒化銅納米晶在光電轉化中有著廣泛地應用；硫酸銅可用作配制農藥等。

（1）基態硒原子的電子排布式為____，基態氮原子電子的空間運動狀態有__種，與硒同周期相鄰的三種元素第一電離能由大到小的順序為______

（2）(H2NCH2COO)2Cu氨基乙酸銅中，碳原子的雜化軌道類型是______；與氮原子成鍵的原子(含氮原子本身)形成的空間構型是__________。

（3）硫酸銅晶體的組成可表示為[Cu(H2O)4]SO4·H2O，實驗測得該物質中存在氫鍵且水分子成“鍵”情況與冰中類似，則1mol[Cu(H2O)4]SO4·H2O中氫鍵數目為__NA。

（4）硫酸銅在高溫下分解有可能得到CuO、Cu2O、SO2、SO3等物質，其中CuO的熔點為1026℃。

①CuO的晶體類型是_____，熔點Cu2O>Cu2S的原因是______

②SO2與SO3中，屬于非極性分子的是__，SO2在溶劑水與溶劑CCl4中，相同溫度能溶解更多SO2的溶劑是___________

③銅的某種氧化物的晶胞如下圖所示，則該氧化物的化學式為_______，若組成粒子氧、銅的半徑分別為rOpm、rCupm，密度ρg/cm3，阿伏加德羅常數值為NA，則該晶胞的空間利用率為______(用含π的式子表示)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d104s24p4 5 Br>As>Se sp2、sp3 三角錐 2 離子晶體 離子半徑O2-<S2-,Cu2O晶格能比CuS的大 SO3 H2O Cu2O 10-30

【解析】試題分析：本題考查原子核外電子排布式的書寫、第一電離能大小的比較、雜化方式和空間構型的判斷、氫鍵的計算、晶體類型的判斷、晶體熔點的比較、物質的溶解性、晶胞的分析和計算。

（1）硒的原子序數為34，Se原子核外有34個電子，根據構造原理，基態硒原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4或[Ar]3d104s24p4。基態N原子的核外電子排布式為1s22s22p3，電子排布圖為，一個原子軌道就是一種空間運動狀態，基態N原子電子的空間運動狀態有5種。與Se同周期的相鄰的三種元素為As、Se、Br，根據同周期從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，As的價電子排布式為4s24p3，As的4p處于半充滿較穩定，第一電離能AsSe，則三種元素的第一電離能由大到小的順序為：BrAsSe。

（2）氨基乙酸銅中，連接2個H的碳原子為飽和碳原子，該碳原子形成2個碳氫σ鍵、1個碳碳σ鍵和1個碳氮σ鍵，該碳原子為sp3雜化；與氧原子連接的碳原子形成1個碳氧雙鍵（含1個σ鍵和1個π鍵）、1個碳氧單鍵（σ鍵）和1個碳碳單鍵（σ鍵），該碳原子為sp2雜化。N原子形成2個氮氫σ鍵和1個碳氮σ鍵，N原子上有1對孤電子對，N原子為sp3雜化，與N原子成鍵的原子（含氮原子本身）形成的空間構型為三角錐形。

（3）硫酸銅晶體中存在氫鍵且水分子成“鍵”情況與冰中類似，1mol冰晶體中存在2mol氫鍵，則1mol[Cu（H2O）4]SO4·H2O中存在2mol氫鍵，含氫鍵數目為2NA。

（4）①CuO的熔點較高，CuO屬于離子晶體。熔點Cu2OCu2S的原因是：O2-的離子半徑小于S2-，Cu2O的晶格能大于Cu2S。

②SO2的空間構型為V形，SO2為極性分子；SO3的空間構型為平面正三角形，SO3為非極性分子；SO2與SO3中屬于非極性分子的是SO3。SO2、H2O都屬于極性分子，CCl4屬于非極性分子，根據“相似相溶”經驗規律，相同溫度下，能溶解更多SO2的溶劑是H2O。

③用“均攤法”，晶胞中含Cu：4個，O：8+1=2個，Cu與O的個數比為2:1，該氧化物的化學式為Cu2O。1個晶胞中氧、銅的體積之和為（4πrCu3+2πrO3）10-30cm3；1mol晶體的體積為=cm3，1個晶胞的體積為cm3NA2=cm3，該晶胞的空間利用率為（4πrCu3+2πrO3）10-30cm3cm3=10-30。