Question

硫酸铜溶液中滴入乙二胺(H₂N—CH₂—CH₂—NH₂)即可形成配离子A，其结构如图：

(1)基态的Cu²⁺核外电子排布式为________。

(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为_______；的空间构型为________。

(3)A中所形成的配离子中含有的化学键类型有__________(填标号)。

a.配位键    b.极性键     c.离子键      d.非极性键

(4)乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为___________，乙二胺和三甲胺 [N(CH₃)₃]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是________。

(5)硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图所示，则该化合物的化学式是____。已知晶体的密度为ρg·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，求晶胞边长a=______cm。(用含ρ、N_A的计算式表示)

Answer

ls22s22p63s23p6 3d9或[Ar] 3d9 N>O> C 正四面体 abd sp3 乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键 Cu2O

【解析】

(1)铜是29号元素失去外层两个电子形成铜离子；

(2)根据同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但N元素原子的2p能级处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻的元素；根据价层电子对互斥理论判断空间构型；

(3)根据成键原子的特点判断化学键类型；

(4)根据价层电子对数判断乙二胺分子中氮原子的杂化类型，根据是否含有氢键分析二者熔沸点高低不同的原因；

(5)均摊法计算晶胞中Cu、O原子数目，确定化学式；结合晶胞中原子数目计算晶胞质量，再根据晶胞体积求晶体密度=晶胞质量÷晶胞体积。

(1)Cu是29号元素，处于第四周期IB族，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1，失去最外层两个电子形成Cu2+，所以基态的Cu2+核外电子排布式为ls22s22p63s23p6 3d9或[Ar] 3d9；

(2)根据分析可知元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为N>O> C；SO42-中S原子孤电子对数=，价层电子对数为，所以为sp3杂化，分子空间构型为正四面体，故答案为：N>O> C；正四面体；

(3)A中所形成的配离子中含有的化学键中N与Cu之间为配位键，C-C键为非极性键，C-N、N-H、C-H键为极性键，不含离子键，故答案为：abd；

(4)乙二胺分子中氮原子形成3个σ键，还有一孤电子对，所以价层电子对数为4，所以氮原子为sp3杂化，乙二胺分子间可以形成氢键，物质的熔沸点较高，而三甲胺分子间不能形成氢键，熔沸点较低，故答案为：sp3；乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键；

(5)Cu原子位于晶胞内部，O原子处于晶胞体心、顶点，晶胞中Cu原子数目=4、O原子数目=1+8×=2，Cu、O原子数目之比为2：1，故化学式为Cu2O；晶胞质量m=，若晶胞边长为acm，则晶胞体积为V =a3cm3，则晶胞密度 ，解得a=cm，故答案为：Cu2O；。