Question

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献之一，在制取合成氨原料气的过程中，常混有一些杂质，如CO会使催化剂中毒，除去CO的化学反应方程式（HAc表示醋酸）：Cu（NH₃）₂Ac+CO+NH₃═Cu（NH₃）₃（CO）Ac
请回答下列问题：
（1）C，N，O的第一电离能由大到小的顺序为

 

．
（2）写出基态Cu⁺的核外电子排布式

 

，Cu元素位于元素周期表的

 

区，配合物Cu（NH₃）₃（CO）Ac中心原子的配位数为

 

．
（3）写出与CO互为等电子体的离子

 

（任写一个）．
（4）在一定条件下NH₃与CO₂能合成化肥尿素[CO（NH₂）₂]，尿素中C原子核N原子轨道的杂化类型分别为

 

、

 

；1mol尿素分子中，σ键的数目为

 

．
（5）向氯化铜溶液中通入足量的二氧化硫，生成白色沉淀M，N的结构如图所示，写出该反应的离子方程式

 

．

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,“等电子原理”的应用

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）一般来说非金属性越强，第一电离能越大，但是因为p轨道半充满体系具有很强的稳定性，会有特例，如N的p轨道本来就是半充满的，O的p轨道失去一个电子才是半充满的，所以O比N容易失去电子；
（2）铜原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，铜元素位于ds区，一价铜离子为铜失去一个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；根据化合物的化学式判断，一价铜离子有三个氨基配体和一个羰基配体，共4个配体；
（3）等电子体为核外电子数相同的粒子，羰基为14个电子，其他含有14个电子的都可以；
（4）计算杂化类型时根据电子对数来判断，中心原子的价电子数与配体电子数的和除以2就得到电子对数，根据电子对数，可以确定杂化类型；
（5）利用均摊法确定M的化学式，铜离子和二氧化硫能发生氧化还原反应生成亚铜离子和硫酸根离子．

解答： 解：（1）一般来说非金属性越强，第一电离能大，所以O＞N＞C．但是因为p轨道半充满体系具有很强的稳定性．N的p轨道本来就是半充满的．O的p轨道失去一个电子才是半充满的．所以O比N容易失去电子，故答案为：N＞C＞O；
（2）铜原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹故铜元素位于ds区，一价铜离子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，一价铜离子有三个氨基配体和一个羰基配体，共4个配体
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；ds；4；
（3）等电子体为核外电子数相同的粒子，羰基为14个电子，如CN^-也为14个电子，故答案为：CN^-；
（4）中心原子为碳，价电子数为4，氧不为中心原子，不提供电子，每个亚氨基提供一个电子，电子对数为（4+1×2）÷2=3，故杂化轨道为sp²，氮原子形成了3个σ键，同时还有一对孤电子，电子对数为3+1=4，故杂化轨道为sp³．σ键的数目为3，每个亚氨基中σ键的数目2，一分子尿素中含σ键的数目为3+2×2=7，故每摩尔尿素中含有σ键的数目为7N_A，故答案为：sp²；sp³；7N_A；
（5）根据晶胞结构知，白色小球个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，黑色小球个数=4，所以该化合物的化学式为：CuCl，二氧化硫有还原性，铜离子有氧化性，所以二氧化硫和氯化铜发生氧化还原反应生成氯化亚铜和硫酸，离子反应方程式为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．

点评：本题考查了第一电离能的大小比较，一价铜离子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，根据化合物的化学式判断配体个数，等电子体，杂化类型计算，晶胞中原子个数计算．