Question

【选修3-物质结构与性质】
铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域．一项科学研究成果表明，铜锰氧化物（CuMn₂O₄）能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛（HCHO）．
（1）向一定物质的量浓度的Cu（NO₃）₂和Mn（NO₃）₂溶液中加入Na₂CO₃溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn₂O₄．Mn²⁺基态的电子排布式可表示为______，NO^-₃的空间构型为______ （用文字描述）；
（2）在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化成CO₂，HCHO被氧化成CO₂和H₂O．根据等电子原理，CO分子的结构式为______，1molCO₂中含有的σ键数目为______；
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构（如图1），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为______，已知其中一种化合物的化学式为KCuCl₃，另一种的化学式为______；

（4）用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数．对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积（如图2），边长为361pm，又知铜的密度为9.00g/cm³，则铜晶胞的体积是______cm³、晶胞的质量是______g，阿伏加德罗常数为______（列式计算）；
（5）金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是______．

Answer

（1）Mn是原子序数为25，价电子排布为3d54s2，先失去4s的2个电子，即得Mn2+，NO-3离子中氮原子无孤对电子对，配位原子为3，即N采取sp2杂化；
（2）CO与N2互为等电子体，结构相似，根据氮气分子的结构式书写CO的结构式；二氧化碳分子中含有C═O双键，双键中1个为σ键，1个为π键；
（3）由看图可知：a位置上Cl原子的空间构型是V型，Cl有2个孤电子对，2个σ键，杂化轨道数2+2=4，
由已知条件，不同价态的铜，Cu的化合价是+1、+2，KCuCl3的Cu+2，另一种的化学式中Cu的化合价+1，据此书写；
（4）根据晶胞的边长a，其体积为a3．晶胞的质量=密度×晶胞体积．晶胞中含有4个Cu原子，故铜的摩尔质量=×晶胞质量×NA，据此计算NA；
（5）金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，说明两者能互相促进反应，过氧化氢具有强氧化性，氨与Cu2+形成配离子．
【解析】
（1）Mn是原子序数为25，价电子排布为3d54s2，先失去4s的2个电子，即得Mn2+，Mn2+基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；NO-3离子中氮原子无孤对电子对，配位原子为3，即N采取sp2杂化，NO-3的空间结构为平面三角形，故答案为：1s22s22p63s23p63d5；平面三角形；
（2）CO与N2互为等电子体，结构相似，根据氮气分子的结构式看着CO的结构式为C≡O；
二氧化碳分子中含有C═O双键，双键中1个为σ键，1个为π键，1个二氧化碳分子中含有2个C═O双键，所以1molCO2中含有的σ键数目为2NA，
故答案为：C≡O；2NA；
（3）由看图可知，a位置上Cl原子的空间构型是V型，Cl有2对孤电子对，2个σ键，杂化轨道数为2+2=4，故其杂化方式sp3；由已知条件，不同价态的铜，Cu的化合价是+1、+2，KCuCl3的Cu+2，另一种的化学式中Cu的化合价+1，其化学式是K2CuCl3，故答案为：sp3；K2CuCl3；
（4）根据晶胞的边长a=361pm=3.61×10-8cm，其体积为（3.61×10-8cm）3=4.7×10-23cm3；
晶胞的质量=9.00g/cm3×4.7×10-23cm3=4.23×10-22g；
晶胞中含有4个Cu原子，故63.6g/mol=×4.23×10-22g×NA，解得NA=6.01×10-23mol-1，
故答案为：4.7×10-23cm3；4.23×10-22g；6.01×10-23mol-1；
（5）过氧化氢为氧化剂，氨与Cu2+形成配离子，两者能互相促进使反应进行，故答案为：过氧化氢为氧化剂，氨与Cu2+形成配离子，两者能互相促进使反应进行．