Question

【題目】Cu3N具有良好的電學和光學性能，在電子工業領域、航空航天領域、國防領域、通訊領域以及光學工程等領域中，發揮著廣泛的、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為___________。

(2)與N3－含有相同電子數的三原子分子的空間構型是___________。

(3)Cu+的核外電子排布式為___________，其在酸性溶液中不穩定，可發生歧化反應生成Cu2+和Cu。但CuO在高溫下會分解成Cu2O，試從結構角度解釋高溫下CuO為何會生成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___________，乙醇的沸點明顯高于乙醛，其主要原因為___________。

(5)[Cu(H2O)4]2+為平面正方形結構，其中的兩個H2O被Cl－取代有兩種不同的結構，試畫出[Cu(H2O)2(Cl)2]具有極性的分子的結構式___________。

(6)Cu3N的晶胞結構如圖所示，N3－的配位數為___________，Cu+的半徑為apm，N3－的半徑為bpm，Cu3N的密度為___________g·cm－3(阿伏加德羅常數用NA表示)。

Answer 1

【答案】N＞O＞C V形 1s22s22p63s23p63d10 Cu+的3d軌道上電子全充滿，結構更穩定 sp3、sp2 乙醇分子間存在氫鍵 6

【解析】

（1）第一電離能，同周期元素ⅤA>ⅥA；(2) N3－含有電子數為10，含有10電子的三原子分子是H2O；(3)Cu+核外有28個電子，根據洪特規則，原子軌道上全空、全滿、半滿時結構穩定；(3)碳原子形成4個單鍵時的雜化方式是sp3，含有雙鍵的碳原子雜化方式是sp2，存在分子間氫鍵的物質熔沸點比相對分子質量相近的不含氫鍵的物質高；(5)極性分子的正負電荷中心不重合；(6)N3－的配位數是與N3－相鄰的Cu+的個數；Cu+的半徑為apm，N3－的半徑為bpm，所以晶胞的邊長是，根據均攤法，1個晶胞含有Cu+數=3、N3－數，根據密度等于質量除以體積計算。

（1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，所以C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為：N＞O＞C；(2)與N3－含有相同電子數的三原子分子是H2O，O原子的雜化方式是sp3，有2對孤電子對，H2O空間構型是V形；(3)Cu+的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d10。CuO在高溫下會分解生成穩定的Cu2O，是因為Cu+的3d軌道上電子全充滿，結構更穩定；(4)乙醛的結構簡式是CH3CHO，前邊-CH3中C是sp3雜化，醛基-CHO中存在碳氧雙鍵，其中的碳原子采取的是sp2雜化，乙醇分子間存在氫鍵，所以乙醇的沸點明顯高于乙醛；(5) [Cu(H2O)4]2+為平面正方形結構， [Cu(H2O)2(Cl)2]具有極性的分子的結構式是；(6)與N3－相鄰的Cu+有6個；晶胞的邊長是， 1個晶胞含有Cu+數=3、N3－數，晶胞的摩爾質量是206g/mol，Cu3N的密度為206g÷NA÷[(2a+2b)×10-10cm]3= g·cm－3。