Question

【题目】铜及其化合物在工业生产及生活中用途非常广泛。回答下列问题：

（1）基态铜原子价电子排布式为____________；第二电离能I(Cu)________I (Zn)（填“＞”或“＜”）。

（2）四氟硼酸四(乙腈)合铜(Ⅰ)配合物是有机合成中常见催化剂，其化学式为[Cu (CH3CN) 4]BF4。

①该配合物中阴离子的空间构型为_____________，与其互为等电子体的分子或离子是______________（各举1例）。

②配体分子中与Cu(I) 形成配位键的原子为____________；配体CH3CN 中的碳原子杂化方式是______。

（3）已知Cu2O 熔点为1235 ℃，K2O 熔点为770℃，Cu2O 属于____晶体，前者熔点较高，其原因是_______________________________________。

（4）Cu3N 的晶胞（立方）结构如下图所示：

①距离最近的两个Cu+间的距离为________nm；

②Cu3N 晶体的密度为_____________ g·cm-3（列出计算式，不必计算出结果）。

Answer 1

【答案】 3d104s1 ＞ 正四面体 CCl4 、PO43- 、SO42- 、ClO4- N sp、sp3 离子 Cu+离子半径比K+小，晶格能大 或

【解析】分析：本题考查物质结构与性质。(1) 基态铜原子核外有29个电子，根据洪特规则分析电子排布式；根据稳定性判断第一电离能I(Cu)>I (Zn)。(2) ①根据中心原子成键电子对数判断空间构型；与其具有相同原子个数和价电子数为等电子体。②N原子有孤电子对，则与Cu(I)形成配位键的原子为N；配体CH3CN中“CN”中碳原子和氮原子形成碳氮三键，则碳原子杂化方式是sp杂化，“—CH3”中碳原子形成4个单键，则碳原子杂化方式是sp3杂化。(3)因Cu+离子半径比K+小，形成的离子键较强，故离子键较强的Cu2O的熔点高。(4)①根据Cu3N的晶胞结构分析；②根据=计算晶胞的密度。

详解：(1) 基态铜原子核外有29个电子，根据洪特规则可知，当3d轨道排布10个电子为全充满结构时，原子能量最低，所以基态铜原子价电子排布式为3d104s1；锌原子最外层为4s2全充满结构，比铜最外层4s1稳定，所以第一电离能I(Cu)>I (Zn)。

(2) ①该配合物中阴离子为BF4-，中心B原子价层电子对数为4，孤对电子数为0，则其空间构型为正四面体；与其具有相同原子个数和价电子数的等电子体的分子或离子有CCl4 、PO43- 、SO42- 、ClO4- 等。

②配体分子中C、H原子均没有孤电子对，N原子有孤电子对，则与Cu(I)形成配位键的原子为N；配体CH3CN中“CN”中碳原子和氮原子形成碳氮三键，则碳原子杂化方式是sp杂化，“—CH3”中碳原子形成4个单键，则碳原子杂化方式是sp3杂化。

(3)Cu2O和K2O均属于离子晶体，因Cu+离子半径比K+小，晶格能大，形成的离子键较强，故离子键较强的Cu2O的熔点高。

(4)①根据Cu3N的晶胞结构可知，处于面对角线上的两个Cu+间距离最近，则距离最近的两个Cu+间的距离为×0.381nm

②由示意图可知，晶胞中有一个“Cu3N”，一个晶胞质量为：g，一个晶胞体积为

（0.381×10-7）3cm3，晶体密度为 或g·cm-3。