Question

锂-磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu₄O（PO₄）₂，可通过下列反应制备：2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃?H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）写出基态Cu的第三能层的电子排布式

 

，与Cu同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有

 

（填元素符号），上述方程式中涉及到的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为

 

．
（2）PO₄^3-的空间构型是

 

．
（3）氨基乙酸铜的分子结构如图1，氮原子的杂化方式为

 

．
（4）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，则CN^-中含有的σ键与π键的数目之比为

 

．
（5）Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元，如图2所示．则该化合物的化学式为

 

．
（6）铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为r pm，则晶体铜密度的计算式为

 

 g/cm³．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：

分析：（1）根据Cu原子序数，写出其核外电子排布式，写出主量子数为3的电子排布式；根据其最外层电子数判断；根据洪特规则特例判断第一电离能大小顺序；
（2）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（3）根据氮原子的成键情况要以判断碳原子的杂化方式；
（4）在CN^-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有1个?键，含有的2个π键；
（5）判断Cu元素和H元素所在位置，根据均摊法计算；
（6）判断晶胞中所含微粒数，根据公式ρ=

m

V

计算得出．

解答： 解：（1）Cu是29号元素，其基态Cu²⁺的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，第三能层电子排布式为：3s²3p⁶3d¹⁰；Cu最外层电子数为1，与Cu同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr；7号元素N原子的电子排布式为1s²2s²2p³，8号元素O原子的电子排布式为1s²2s²2p⁴，当元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时，能量低比较稳定，N原子的电子处于半充满状态，是稳定状态，所以N、O元素第一电离能由小到大的顺序为O＜N；故答案为：3s²3p⁶3d¹⁰；K、Cr；O＜N；
（2）PO₄^3-中P原子的价层电子对=4+

1

2

（5+3-4×2）=4，且不含孤电子对，所以其空间构型正四面体，故答案为：正四面体；
（3）氮原子最外层有5个电子，存在一对孤对电子，在化学式中形成了3条共价键，即形成了四条杂化轨道，则其杂化类型为：sp³，故答案为：sp³；
（4）在CN^-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有1个?键，含有的2个π键，故CN^-中含有的σ键与π键的数目之比为：1：2，故答案为：1：2；
（5）在该化合物的晶胞中Cu：12×（

1

6

）+2×（

1

2

）+3=6；H：6×（

1

3

）+1+3=6，所以Cu：H=1：1，故该化合物的化学式为 CuH，故答案为：CuH；
（6）铜晶体为面心立方最密堆积，则每个晶胞中含有铜的原子：8×（

1

8

）+6×（

1

2

）=4，Cu原子半径为rpm=r×10^-10cm，假设晶体铜的密度为p，晶胞的边长为d，

2

d=4r，d=2

2

r，则晶胞的体积是d³，则p?d³=

4×64

NA

，解得p=

4×64

(2 2 r×10-10)3NA

，故答案为：

4×64

(2 2 r×10-10)3NA

．

点评：本题考查了杂化方式、核外电子排布、电离能、分子构型及晶胞的计算等内容，综合性强，难度较大，注意利用均摊法计算晶胞原子数目．