Question

【題目】Cu3N具有良好的電學(xué)和光學(xué)性能在電子工業(yè)領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、國(guó)防領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域以及光學(xué)工程等領(lǐng)域中，發(fā)揮著廣泛的、不可替代的巨大作用。

（1）C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>__。

（2）與N3-含有相同電子數(shù)的三原子微粒的空間構(gòu)型是__。

（3）Cu+的電子排布式為__，其在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu2+和Cu，但CuO在高溫下會(huì)分解成Cu2O，試從結(jié)構(gòu)角度解釋高溫下CuO為何會(huì)生成Cu2O：__。

（4）在Cu的催化作用下，乙醇可被空氣氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是__，乙醛分子H-C-O的鍵角_(填“大于”“等于”或“小于”)乙醇分子中的H-C-O的鍵角。

（5）[Cu(H2O)4]2+為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)H2O被Cl-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，試畫出Cu(H2O)2Cl2具有極性的分子的結(jié)構(gòu)式：___。

（6）Cu3N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，N3-的配位數(shù)為__，Cu+的半徑為apm，N3-的半徑為bpm，Cu3N的密度為__g·cm-3(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)。

（7）肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無污染，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼—空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式是__；

（8）發(fā)射神舟飛船的長(zhǎng)征火箭用肼(N2H4，氣態(tài))為燃料，為了提高肼(N2H4)燃燒過程中釋放的能量，常用NO2作氧化劑代替O2，這兩者反應(yīng)生成N2和水蒸氣。

已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1；②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534kJ·mol-1，寫出肼和NO2完全反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__。

Answer 1

【答案】N>O>C V形 1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) Cu+的3d軌道上電子全充滿，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 sp3、sp2 大于 6 g/cm3 N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1135.7kJ·mol-1

【解析】

(1)同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素原子的2p能級(jí)有3個(gè)電子，為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，失去第一個(gè)電子需要的能量較高，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N>O>C；

(2)與N3-含有相同電子數(shù)的微粒為等電子體，如NO2-，等電子體結(jié)構(gòu)相似，亞硝酸根離子中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+1/2(5+1-2×2)=3且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為V形結(jié)構(gòu)；

(3)Cu+的核外有28個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)離子核外電子排布式1s22s22p63s23p63d10，原子軌道處于全空、半充滿或全充滿時(shí)最穩(wěn)定，Cu+的3d軌道上全充滿，穩(wěn)定；

(4)乙醛分子中甲基上碳原子含有4個(gè)σ鍵，醛基上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，所以甲基中的碳原子采用sp3雜化，醛基中的碳原子采用sp2雜化，乙醇中含有醇羥基的碳原子采用sp3雜化，導(dǎo)致乙醛分子中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C-O的鍵角；

(5)[Cu(H2O)4]2+為平面正方形結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)H2O被Cl-取代有兩種不同的結(jié)構(gòu)，[Cu(H2O)2(Cl)2]具有極性的分子，說明該分子的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，則其結(jié)構(gòu)式為；

(6)Cu3N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，大球個(gè)數(shù)=12×=3，小球個(gè)數(shù)=×8=1，所以大球表示Cu原子、小球表示N原子，N3-的配位數(shù)=3×2=6，晶胞的體積=[(2a+2b)×10-10cm]3，Cu3N的密度=；

(7)原電池中負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合題目信息可知肼—空氣燃料電池放電時(shí)肼被氧化生成氮?dú)猓�所以�?fù)極反應(yīng)方程式為：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O；

(8)肼和NO2完全反應(yīng)的方程式為：2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)，已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1；②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534kJ·mol-1，則反應(yīng)②×2-①可得肼和NO2完全反應(yīng)的方程式，根據(jù)蓋斯定律該反應(yīng)ΔH=-534kJ·mol-1×2-67.7kJ·mol-1=-1135.7kJ·mol-1，所以肼和NO2完全反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1135.7kJmol-1。