Question

【題目】工業上合成氨，CO易與鐵觸媒作用導致鐵觸媒失去催化活性：Fe+5CO═Fe(CO)5。為了防止催化劑鐵觸媒中毒，要除去CO，發生的反應為Cu(NH3)2OOCCH3+CO+NH3═Cu(NH3)3(CO)OOCCH3。回答下列問題：

(1)下列氮原子的電子排布圖表示的狀態中，能量最低的是______(填字母序號)。

a. b.

c. d.

(2)寫出CO的一種常見等電子體的結構式：_______；C、N、O的電負性由大到小的順序為______(用元素符號表示)。

(3)與O同族的元素還有S、Se、Te，它們簡單氫化物的沸點從高到低的順序為______，其原因為______。

(4)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中，銅顯+1價， [Cu(NH3)2]+中中心離子的電子排布式為______，其中碳原子的雜化軌道類型是______，NH3分子的VSEPR模型為______。

(5)已知銅的一種氧化物Cu2O晶體的晶胞結構如圖所示：

①若以A點為原點建立坐標系，A的坐標為(0，0，0)，B的坐標為( )，則D的坐標為______；

②若阿伏加德羅常數為NA，該晶胞的邊長為a pm，則晶體的密度為______gcm-3。

Answer 1

【答案】a N≡N O＞N＞C H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S H2Te、H2Se、H2S均是分子晶體，相對分子質量逐漸減小，范德華力減小，所以沸點減小，而水分子中存在氫鍵，所以沸點最高 [Ar]3d10 sp3、sp2 四面體形 (，，)

【解析】

(1)軌道中電子能量：1s＜2s＜2p，能量較高的軌道中電子越多，該微粒能量越高，所以2p軌道上電子越多、1s軌道上電子越少，該微粒能量越高，根據圖知能量由低到高的順序是a＜b＜c＜d，所以能量最低的為a；

(2)等電子體為原子總數相同，價電子總數也相同的微粒，與CO互為等電子體的一種分子為N2，其結構式為：N≡N；同周期主族元素，隨著原子序數增大，第一電離能呈增大的趨勢，但N原子的2p能級為半滿狀態，更穩定，第一電離能較大，所以C、N、O的第一電離能由大到小的順序為：N＞O＞C；

(3)H2Te、H2Se、H2S均是分子晶體，結構相似，相對分子質量逐漸減小，范德華力減小，所以沸點依次減小，但水分子間存在氫鍵，氫鍵的作用力比范德華力強，氫鍵會使沸點異常升高，導致H2O的沸點異常的高，所以沸點大小為H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S；

(4)[Cu(NH3)2]+中中心離子為Cu+，Cu元素為29號元素，失去最外層一個電子形成Cu+，所以Cu+的核外電子排布為[Ar]3d10；甲基中碳原子形成4個σ鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為4，碳原子雜化方式為sp3，而羰基中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為3，碳原子雜化方式為sp2；NH3中N原子形成3個N-H鍵，含有1對孤對電子，價層電子對數=3+1=4，VSEPR模型為四面體形；

(5)①根據B點坐標可知D點在底面的投影應位于底面對角線的處，所以其x、y坐標均為，其縱坐標與B相同，所以D的坐標為(，，)；

②根據晶胞結構可知晶胞中Cu+的個數為4，化學式為Cu2O，所以O2-的個數為2，則晶胞的質量m=g，晶胞的邊長為a pm，所以晶胞的體積為V=a3pm3=(a×10-10)3cm3，所以晶體的密度為=g·cm3。