Question

【题目】近年来，在西藏自治区的铜金多金属成矿带多次发现罕见的金属互化物。金属互化物是合金中的一种，可表示为如Cu-Ni-Zn 或CaCux等形式。

(1)某种金属互化物具有自范性，原子在微观空间里呈现周期性的有序排列，该金属互化物属于____________(填“晶体”或“非晶体”)。

(2)铜在元素周期表中的位置是____________，基态Cu原子核外有__________种能量不同的电子。

(3)Ni2+能与许多配体形成配合物，如[Ni(CN)4]2－、二丁二酮肟合镍(Ⅱ)等。

①写出一种与CN-互为等电子体的分子：_______________(用化学式表示)。

②二丁二酮肟合镍(Ⅱ)的结构如图1所示，Ni的配位数为____________，配位原子为____________，其中C原子的杂化方式为_____________。

(4)甲烷、氨气和水分子中的C、N、O原子均采用sp3杂化，VSEPR模型均为正四面体构型，比较三种分子的键角由大到小的顺序为_________，其原因是__________。

(5)CaCux可看作由如图2所示(a)(b)两种原子层交替堆积排列而成，图(c)表示CaCux晶胞结构图。合金CaCux中x=____________。已知同一层中Ca、Ca原子间的距离均为294pm，根据图示求同层的Ca、Ca原子间的距离为____________pm(取=1.73,结果保留整数)。

Answer 1

【答案】晶体 第四周期IB族 7 CO(或N2) 2 N sp2、sp3 CH4>NH3>H2O CH4、NH3、H2O分子中分别含0、1、2对孤对电子，孤电子对与成键电子对间的排斥力大于成键电子对与成键电子对间的排斥力，孤电子对数越多，斥力越大，键角越小 5 509

【解析】

(1)晶体具有自范性，而非晶体无自范性，因晶体中的原子在微观空间里呈现周期性的有序排列，故该金属互化物属于晶体。

(2)铜位于元素周期表第四周期IB族，铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，不同能级上电子能量不同，Cu共有7个能级，故基态Cu原子核外有7种能量不同的电子。

(3)①与CN-互为等电子体的分子有CO、N2。②由题图可知，N原子与O原子之间形成了2个配位键，根据成键原理可知N原子与Ni原子之间形成2个配位键(如图)，则Ni的配位数为2，因N原子有一对孤电子，则N原子为配位原子；其中-CH3中碳原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3，另一种碳原子的价层电子对数为2+1=3，杂化方式为sp2，故碳原子的杂化方式为sp2、sp3。

(4)甲烷、氨气和水分子中的C、N、O原子均采用sp3杂化，VSEPR模型均为正四面体构型，其差异为中心原子形成的成键电子对数与孤电子对数。电子对之间的排斥力大小关系为孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。CH4分子中均为成键电子对，NH3分子中含3对成键电子和1对孤对电子，H2O分子中含2对成键电子和2对孤对电子，孤电子对数越多，斥力越大，键角越小，故CH4、NH3、H2O三种分子的键角由大到小的顺序为CH4>NH3>H2O。

(5)由题图(c)可知，该晶胞中Ca原子数目为1/6×12+1/2×2=3，Cu原子数目为1/2×18+6=15，则Ca、Cu原子个数比为3︰15=1︰5，合金CaCux中x=5。设同层Ca、Ca原子间的距离为dpm，结合几何关系分析(如图)，可列出关系式：1/2d=/2×294，解得d≈509，故同层Ca、Ca间的距离为509 pm。