Question

【題目】Cu的單質和合金在生活、生產中有著廣泛的應用。回答下列問題：

(1)Cu的基態原子價電子排布式為___。

(2)金屬銅單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應，其原因是___，反應的化學方程式為___。

(3)配離子Cu(CN)32-中，中心離子的雜化類型是___，該配離子的空間構型為___；CN-中配位原子是___(填名稱)。

(4)CaCux合金可看作由如圖所示的(a)、(b)兩種原子層交替堆積排列而成。(a)是由Cu和Ca共同組成的層，層中Cu—Cu之間由實線相連；(b)是完全由Cu原子組成的層，Cu—Cu之間也由實線相連。圖中虛線構建的六邊形，表示由這兩種層平行堆積時垂直于層的相對位置；(c)是由(a)和(b)兩種原子層交替堆積成CaCux合金的晶體結構圖。在這種結構中，同一層的Ca—Cu距離為294pm，相鄰兩層的Ca—Cu距離為327pm。

①該晶胞中Ca有___個Cu原子配位(不一定要等距最近)。

②同一層中，Ca原子之間的最短距離是___pm，設NA為阿伏加德羅常數的值，CaCu晶體的密度是___g/cm3(用含m、n的式子表示)。

Answer 1

【答案】3d104s1 過氧化氫為氧化劑，氨與Cu2+形成配離子，兩者共同作用促使反應進行 Cu+H2O2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2 sp2 平面三角形 碳 18

【解析】

(1)根據構造原理分析；

(2)Cu具有還原性，H2O2具有氧化性，二者反應產生的Cu2+可與氨水結合形成絡離子；

(3)根據中心離子Cu+結合的配離子的配位數確定其雜化類型及配離子的空間構型，結合配離子中原子結構確定配位原子；

(4)晶胞由a、b層交替堆積排列而成，根據原子的相對位置分析判斷與Ca原子配位的Cu原子個數；結合微粒的相對位置及晶胞密度計算公式計算晶體密度。

(1)Cu是29號元素，核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，基態原子價電子排布式為3d104s1；

(2)H2O2具有強的氧化性，可以將具有還原性的Cu氧化為Cu2+，氨與Cu2+形成配離子，兩者共同作用促使反應進行；反應的化學方程式為Cu+H2O2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2；

(3)在Cu(CN)32-中，中心離子Cu+的雜化類型是sp2雜化，微粒的空間構型是平面三角形，其中配位體CN-中的C原子與中心Cu+結合，所以CN-中配位原子是碳原子；

(4)①該Ca-Cu晶胞由a、b層交替堆積排列而成，在a層中Ca原子周圍有6個Cu原子，在b層Ca原子周圍有12個Cu原子，所以該晶胞中Ca有6+12=18個Cu原子配位；

②晶胞c為平行六面體，a中通過4個相鄰的Ca原子的平行四邊形為底面，b中平行四邊形為晶胞中b層情況：

可知晶胞內部1個Cu原子，另外Cu原子位于面上，晶胞中Cu原子數目為1+×8=5，圖a中如圖所示等腰三角形，銳角為30°，同層相鄰Ca-Ca的距離為2××294pm=pm；

在1個晶胞中含有的Ca原子數目為：6×+1=3，含有的Cu原子個數為：6+6+6×=15，晶胞的體積V=6×m2n cm3=m2n cm3，則晶胞的密度g/cm3=g/cm3。