Question

铜是人类最早使用的金属之一。

（1）铜元素基态原子的价电子排布式为_______，其核外能级能量的高低3d______4s（填“>”、“<”或“=”）

（2）Cu与元素A能形成如下图所示的两种化合物甲和乙。元素A是短周期非金属元素，A的常见氧化物常温下为液态，其熔沸点比同主族其他元素的氧化物高。

① 两种化合物的化学式分别为：甲___________，乙___________。

② 热稳定性甲_________乙（填“>”、“<”或“=”），试从原子结构上解释原因____。

（3）铜离子形成的某种配合物阳离子具有轴向狭长的八面体结构（如下图）。

已知两种配体都是10电子的中性分子，且都含氢元素。

① 两种配体分子的配位原子电负性大小为______（填元素符号），其中热稳定性较弱的配体为（用电子式表示）__________。

② 该配合物阳离子与SO₄^2-形成的配合物X的化学式为_________.

（4）Cu单质的晶体为面心立方堆积，其晶胞立方体的边长为acm, Cu的相对原子质量为63.5，单质Cu的密度为ρg/cm³,则阿伏加德罗常数可表示为_____mol^-1（含“a、ρ的代数式表示）。

Answer

3d104s1 > CuO Cu2O ＜ Cu2O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定 O>N [Cu(H2O)2(NH3)4]SO4 254/(ρa3)

【解析】(1)铜原子核电荷数为29，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1 ，则价电子排布式为3d104s1 ，根据能级图可知其核外能级能量的高低3d＞4s；

(2)元素A是短周期非金属元素，A的常见氧化物常温下为液态，其熔沸点比同主族其他元素的氧化物高，可知A为氧元素；

① 甲中氧原子数目为8×+4×+2×+1=4，Cu原子数为4，则甲的化学式为CuO；乙中氧原子数目为8×+1=2，Cu原子数为4，则乙的化学式为Cu2O；

② 因 Cu2O中Cu+的电子排布式为[Ar]3d10，而CuO中Cu2+的电子排布式为[Ar][Ar]3d9，明显Cu+的d轨道为全充满状态，较稳定，故稳定性CuO＜Cu2O；

(3)两种配体都是10电子的中性分子，且都含氢元素，可知两配体分别为H2O和NH3；

① 两种配体分子中N和O均有孤对电子，可与中心原子间形成配位键，O的非金属性比N强，即电负性O>N，且NH3的稳定性小于H2O，NH3的电子式为；

② 由该配合物阳离子的结构可知含有4个NH3和2个H2O，则与SO42-形成的配合物X的化学式为 [Cu(H2O)2(NH3)4]SO4 ；

(4)由晶胞结构示意图可知，晶体的堆积模型为面心立方密堆积，晶胞中原子数目为6×+8×=4，晶胞质量为4×63.5g÷NA，晶胞体积为(a cm)3，则4×63.5g÷NA=ρg/cm3×(a cm)3，故NA=254/(ρa3)mol-1。