Question

锂—磷酸氧铜电池正极的的活性物质是Cu₄O(PO₄)₂，可通过下列反应制备：2Na₃PO₄+CuSO₄+2NH₃•H₂O═Cu₄O(PO)₂↓+3Na₂SO₄+(NH₄)₂SO₄+H₂O

（1）写出基态Cu²⁺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）。

（2）PO₄^3-的空间构型是____________。

（3）P、S元素第一电离能大小关系为__________________，原因为__________________。

（4）NH₃·H₂O分子中NH₃与H₂O之间氢键表示为____________。（填序号）

A.N-H…O        B.O-H…N          C.H-N…H        D.H-O…H

（5）氨基乙酸铜分子结构如图，碳原子的杂化方式为____________，基态碳原子核外电子有____________个空间运动状态。

（6）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)₄]^2-，则1mol该配合物中含有的π键的数目为______________。

（7）铜晶体为面心立方最密堆积，配位数为_______________，铜的原子半径为127.8pm，NA表示阿伏伽德罗常数的值，列出晶体铜的密度计算式______________g/cm^-3

Answer

[Ar]3d9 K Cr 正四面体 P>S（1分）P元素 3p3半充满，较稳定，所以第一电离能大 B sp3 sp2 4 4.82×1024 12

【解析】（1）铜是29号元素，根据构造原理知，Cu的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1），Cu2+核外有27个电子，Cu2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d9（或[Ar]3d9）；K的核外电子排布式是[Ar]4s1，Cr的核外电子排布式是[Ar]3d54s1，所以与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和Cr。

（2）PO43-中P原子的价层电子对=4+（5+3-4×2）=4，且不含孤电子对，所以其空间构型为正四面体型，故答案为：正四面体。

（3）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但P元素 3p3处于半充满状态，较稳定，所以第一电离能大同周期相邻元素，P、S为同周期相邻元素，所以第一电离能大小关系为 P>S，故答案为：P>S；P元素 3p3半充满，较稳定，所以第一电离能大。

（4）氢键应形成于X…H-Y形式当中，X、Y必须是N、O、F元素之一，这样就有两种可能：①H3N…H-O-H；②H2N-H…OH2；由于一水合氨可电离出NH4+和OH-，所以①结构是合理的，如果是②则应电离出NH2-和H3O+，故B项正确。

（5）氨基乙酸铜的分子中有一种碳有碳氧双键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，碳的杂化方式为sp3杂化，故答案为：sp3、sp2；原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，所以说，一个原子核外有几个电子就有几种运动状态，但是空间运动状态不是电子运动状态，碳原子有1s、2s、2个2p共4个轨道，4个空间运动状态，故答案为：4。

（6）在CN-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有1个ơ键、2个π键，所以1mol[Cu(CN)4]2-含有的π键的数目为：2×4×NA≈4.82×1024

（7）面心立方结构的晶体,其配位数是12，因为以某一原子为原点，离它最近的（即第一近邻）有12个原子，故答案为：12；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× +6× =4，Cu原子半径为r=127.8pm=127.8×10-10cm，假设晶体铜的密度为ρ，晶胞的边长为d，d=4r，d=2r=2×127.8×10-10，则晶胞的体积是d3，则ρ•d3= ，解得：ρ= ，故答案为： 。

点睛：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。