Question

【题目】铜的相关化合物在化工、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：

（1）基态Cu原子中，核外电子占据的最高能层的符号是___________，占据该能层电子的电子_云轮廓图形状为__________；Cu2+价层电子的轨道表达式(电子排布图)为___________。

（2）Cu2O熔点(1235℃)比Cu2S熔点(113℃)高，它们均属于___________晶体，前者熔点较高的原因是_________________________________。

（3）Cu可与N、S，O等元素形成化合物，N、S、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为______________；在Cu的催化作用下，乙醇可被氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是________________。

（4）1mo[Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的数目为___________(用NA表示阿伏加德罗常数)。

（5）Cu与N所形成的某种晶体的立方晶胞如图所示，其晶胞参数为amm。该晶体的化学式为___________，晶体的密度为___________g·cm－3(列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数)。

Answer 1

【答案】N 球形 离子 Cu20与Cu2S相比，阳离子相同、阴离子所带的电荷数也相同，但O2-半径比S2-半径小，所以Cu20的晶格能更大，熔点更高 N>O>S sp3 sp2 20NA Cu3N 206×1021/(NA×a3)

【解析】

(1) 根据基态Cu原子核外电子排布1s22s22p63s23p63d104s1，判断核外电子占据的最高能层，占据该能层电子的电子云轮廓图形状；画出Cu2+价层电子的轨道表达式；

（2）组成和结构相似的离子晶体，晶格能越大，熔点更高；

(3) 同一主族， 从上到下，第一电离能减小；同周期随原子序数增大,元素第一电离能呈增大趋势,IIA 族、VA族原子第一电离能高于同周期相邻元素；根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，确定甲醛分子中碳原子的杂化方式；

（4）1个NH3中有3个σ键；1个SO42-中含有4个σ键；1个铜原子与4个NH3形成4个配位键；据此进行计算；

（5）利用均摊法计算晶胞中原子个数，从而找出该物质的化学式；先计算1mol晶胞的质量，再根据ρ=m/V求出晶体的密度。

(1) 基态Cu原子核外电子排布： 1s22s22p63s23p63d104s1，核外电子占据的最高能层的符号是N；占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形；Cu2+价层电子的轨道表达式（电子排布图）为，；综上所述，本题答案是：N；球形；。

（2）Cu20熔点(1235℃)比Cu2S熔点(1130℃)高，其原因是它们都属于离子晶体，但Cu20与Cu2S相比，阳离子相同、阴离子所带的电荷数也相同，但O2-半径比S2-半径小，所以Cu20的晶格能更大，熔点更高；综上所述，本题答案是：离子；Cu20与Cu2S相比，阳离子相同、阴离子所带的电荷数也相同，但O2-半径比S2-半径小，所以Cu20的晶格能更大，熔点更高。

(3) 同一主族， 从上到下，第一电离能减小，同周期随原子序数增大,元素第一电离能呈增大趋势,氮元素原子2p轨道为半满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素；因此N、S、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为：N>O>S；乙醛中甲基上的C形成4条σ键，无孤电子对，因此采取sp3杂化类型，醛基中的C形成3条σ键和1条π键，无孤电子对，采取sp2杂化类型；

综上所述，本题答案是：N>O>S；sp3 、sp2；

(4)1个[Cu(NH3)4]SO4中，有4个NH3，1个NH3中有3个σ键；共含有4×3=12个σ键；1个SO42-中含有4个σ键；1个铜原子与4个NH3形成4个配位键，即有4个σ键；因此1 moI[Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的数目为20NA；综上所述，本题答案是：20NA。

(5)由晶胞图可知，一个晶胞中，Cu原子的数目为12×1/4=3，N原子的数目为8×1/8=1，因此该晶体的化学式为Cu3N；1mol 晶胞的质量为64×3+14=206g，一个晶胞的体积V=(a×10-7)3cm3，因此晶体的密度=206÷[NA×(a×10-7)3]= 206÷[NA×a3×10-21]= 206×1021/(NA×a3) g/cm3；

综上所述，本题答案是：Cu3N；206×1021/(NA×a3)。