Question

【化學—--選修3：物質結構與性質】（15分）
金屬銅與金屬錳及其化合物在工業上有著廣泛的應用：
（1）Cu^2＋的外圍電子排布圖可表示為                                      ；
（2）Mn基態原子核外處在能量最高的能級上的電子共有             種不同的運動狀態；
（3）在銅錳氧化物的催化下，空氣中CO被氧化成CO₂，HCHO被氧化成CO₂和H₂O
① N₃^-和CO₂是等電子體，則N₃^-的結構式為                                ；
② HCHO分子中C原子軌道的雜化類型為                                  ；
（4）向CuSO₄溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)₄]^2－。不考慮空間構型，[Cu(OH)₄]^2－的結構可用示意圖表示為                             ；
（5） 用晶體的x射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數。對金屬銅的測定得到以下結果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361pm(提示：3.61³=47.05），又知銅的密度為9.00g·cm^-3，則銅晶胞的質量是
                      g（保留兩位小數）；阿伏加德羅常數為                             (列式計算，保留兩位小數）。

Answer 1

（1）①          （2分）                                     
（2）5（2分）
3d
（3）①[N=N=N]^-（2分） ②sp²   （2分）
（4） （2分）
（5） 4.23×10^-22g（2分）    M(Cu)=64g/mol=×N_A，  N_A=6.05×10²³mol^-1（3分）

試題分析：（1）Cu²⁺3d軌道排布了9個電子，所以外圍電子排布圖可表示為
（2）Mn基態原子核外能量最高的能級為3d，排布了5個電子，有5種不同的運動狀態。
（3）①N₃^-和CO₂是等電子體，則N₃^-的結構與CO₂相似，則結構簡式為：[N=N=N]^-。
②HCHO分子中C原子形成了2個碳氫單鍵、1個碳氧雙鍵，共3個σ鍵，所以C原子雜化方式為sp²
（4）OH?中O原子提供孤對電子，Cu提供空軌道，形成配位鍵，所以[Cu(OH)₄]^2－的結構示意圖為：
（5）Cu的晶胞為面心立方最密堆積，所以Cu位于頂點和面心上，1個晶胞含Cu：8×1/8+6×1/2=4，則銅晶胞的質量是：4×64÷（6.02×10²³）= 4.23×10^-22g；一個晶胞為研究對象，則M(Cu)=64g/mol=×N_A，可得 N_A=6.05×10²³mol^-1。