Question

【題目】銅及其化合物在工業生產及生活中用途非常廣泛。回答下列問題：

（1）基態銅原子價電子排布式為____________；第一電離能I(Cu)________I (Zn)（填“＞”或“＜”）

（2）配合物[Cu (CH3CN) 4] BF4[四氟硼酸四(乙腈)合銅(Ⅰ)]是有機合成中常見催化劑。

①該配合物中陰離子的空間構型為__________，與其互為等電子體的分子或離子是________（各舉1例）。

②配體分子中與Cu(I) 形成配位鍵的原子為____________；配體CH3CN 中：碳原子雜化方式是______。

（3）已知Cu2O 熔點為1235 ℃，K2O 熔點為770℃，Cu2O 屬于____晶體，前者熔點較高，其原因是______________________________________________________________________________

（4）Cu3N 的晶胞（立方）結構如下圖所示：

①距離最近的兩個Cu+間的距離為________nm。（保留兩位小數）

②Cu3N 晶體的密度為____________ g·cm-3。（列出計算式，不必計算出結果）

Answer 1

【答案】 3d104s1 ＜ 正四面體 CCl4 PO43- SO42- ClO4- N sp sp3 離子 Cu+離子半徑比K+小，晶格能大 0.27 或

【解析】試題分析：本題考查價電子排布式的書寫、第一電離能大小的比較、空間構型的判斷、等電子體的書寫、晶體類型的判斷和熔點高低的比較、晶胞的分析和計算。

（1）Cu的原子序數為29，Cu原子核外有29個電子，基態Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，價電子排布式為3d104s1。Cu的價電子排布式為3d104s1，Zn的價電子排布式為3d104s2較穩定，所以第一電離能：I（Cu）I（Zn）。

（2）①配合物中陰離子為BF4-，BF4-中中心原子B上的孤電子對數=（3+1-41）=0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為0+4=4，VSEPR模型為正四面體型，由于B上沒有孤電子對，BF4-的空間構型為正四面體型。用替代法，與其互為等電子體的分子有CF4、CCl4、SiF4等，離子有SO42-、PO43-、ClO4-等。

②配體CH3CN中N上有孤電子對，與Cu（I）形成配位鍵的原子為N。配體CH3CN的結構式為，其中-CH3上C為sp3雜化，-CN上C為sp雜化。

（3）Cu2O的熔點較高，Cu2O屬于離子晶體。Cu2O的熔點高于K2O的原因是：Cu2O和K2O都屬于離子晶體，Cu+的離子半徑小于K+的離子半徑，Cu2O的晶格能大于K2O的晶格能，Cu2O的熔點高于K2O。

（4）用“均攤法”，晶胞中大白球的個數：8=1個，小黑球：12=3，根據化學式Cu3N，大白球為N3-，小黑球為Cu+。

①根據圖示，距離最近的兩個Cu+間的距離為0.381nm=0.27nm。

②晶胞的體積為（0.38110-7）3cm3，1mol晶體的體積為NA（0.38110-7）3cm3=NA0.381310-21cm3，1mol晶體的質量為（364+14）g=206g，Cu3N晶體的密度為1021g/cm3。