Question

【題目】[選修3：物質結構與性質]磷青銅是含少量錫、磷的銅合金，主要用作耐磨零件和彈性元件。

（1）基態銅原子的電子排布式為_____；高溫時氧化銅會轉化為氧化亞銅，原因是____________________________________。

（2）元素周期表第3周期中，第一電離能比P小的非金屬元素是_______（填元素符號）。

（3）N、P、As同主族，三種元素最簡單氫化物沸點由低到高的順序為____________，原因是____________________________________。

（4）某直鏈多磷酸鈉的陰離子呈如圖1所示的無限單鏈狀結構，其中磷氧四面體通過共用頂點的氧原子相連，則P原子的雜化方式為_____，該多磷酸鈉的化學式為______。

（5）某磷青銅晶胞結構如圖2所示。

①則其化學式為______。

②該晶體中距離Sn原子最近的Cu原子有____個。

③若晶體密度為8.82 g·cm-3，最近的Cu原子核間距為______pm(用含NA的代數式表示，設NA表示阿伏加德羅常數的值)。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 +1價銅的外圍電子布為3d10的全充滿結構，因此+1價銅比+2價銅的能量更低更穩定 Si和S PH3<AsH3<NH3 PH3和AsH3結構相似，相對分子質量越大，分子間作用力越強，沸點越高，因此AsH3的沸點高于PH3；NH3之間存在氫鍵，因此三者之中NH3的沸點最高 sp3雜化 NaPO3 SnCu3P 12

【解析】（1）處于最低能量的原子叫做基態原子,基態電子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特規則,根據元素符號,判斷元素原子的核外電子數,再根據核外電子排布規律來寫,Cu是第四周期元素，為29號元素，其電子排布式為：[Ar]3d104s1；+1價銅的外圍電子布為3d10的全充滿結構，因此+1價銅比+2價銅的能量更低更穩定

（2）同一周期自左向右第一電離能有增大趨勢，但磷元素3P軌道為半充滿結構，較穩定，第VA族第一電離能大于其相鄰元素，P元素的第一電離能比S元素的第一電離能要略大，故元素周期表第3周期中，第一電離能比P小的非金屬元素是Si和S；

（3）N、P、As同主族，PH3和AsH3結構相似，相對分子質量越大，分子間作用力越強，沸點越高，因此AsH3的沸點高于PH3；NH3之間存在氫鍵，因此三者之中NH3的沸點最高，因此，

三種元素最簡單氫化物沸點由低到高的順序為PH3<AsH3<NH3；

（4）根據直鏈多磷酸鈉的陰離子的無極單鏈狀結構，其中磷氧四面體通過共有頂角氧原子相連，磷的成鍵電子對有4對，則P原子的雜化方式為sp3雜化；P、O原子個數比為1：3。根據化合價代數和為0可知，該物質中P、O、Na原子個數比為1：3：1。所以，該多磷酸鈉的化學式為NaPO3。

（5）晶體中P原子位于中心,含有一個磷原子,立方體每個面心含一個Cu,每個Cu分攤給一個晶胞的占,立方體頂角Sn分攤給每個晶胞的原子為,據此得到化學式;
②晶體中距離Sn原子最近Cu的原子在每個面心上;
③設立方體邊長為x,銅原子間最近距離為a,則a2=+a=x,結合密度=,,V=x3,1個晶胞質量m=g，計算x得到銅原子間最近距離。

詳解:(1)Cu元素為29號元素,原子核外有29個電子,所以核外電子排布式為: 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；

因此，本題正確答案是: 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；
(2) 同一周期自左向右第一電離能有增大趨勢，但磷元素3P軌道為半充滿結構，較穩定，第VA族第一電離能大于其相鄰元素，P元素的第一電離能比S元素的第一電離能要略大，故元素周期表第3周期中，第一電離能比P小的非金屬元素是Si和S；

（3）N、P、As同主族，PH3和AsH3結構相似，相對分子質量越大，分子間作用力越強，沸點越高，因此AsH3的沸點高于PH3；NH3之間存在氫鍵，因此三者之中NH3的沸點最高，因此，

三種元素最簡單氫化物沸點由低到高的順序為PH3<AsH3<NH3；

（4）根據直鏈多磷酸鈉的陰離子的無極單鏈狀結構，其中磷氧四面體通過共有頂角氧原子相連，磷的成鍵電子對有4對，則P原子的雜化方式為sp3雜化；P、O原子個數比為1：3。根據化合價代數和為0可知，該物質中P、O、Na原子個數比為1：3：1。所以，該多磷酸鈉的化學式為NaPO3。
故答案為：NaPO3；
(5)①根據晶胞結構圖，晶體中P原子位于中心,含有一個磷原子,立方體每個面心含一個Cu,每個Cu分攤給一個晶胞的占,立方體頂角Sn分攤給每個晶胞的原子為,據此得到化學式SnCu3P,因此，本題正確答案是: SnCu3P；
②該晶體中距離Sn原子最近的Cu原子有12個；因此，本題正確答案是:12;③摩爾質量=342g/mol,則一個晶胞質量g,設立方體邊長為x,銅原子間最近距離為a,則a2=+a=x，結合密度=，V=x3==cm3，x=cm，a=x=cm=1010pm,
因此，本題正確答案是:1010 。