Question

Cu的单质和合金在生活、生产中有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)Cu的基态原子价电子排布式为___。

(2)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___，反应的化学方程式为___。

(3)配离子Cu(CN)₃^2-中，中心离子的杂化类型是___，该配离子的空间构型为___；CN^-中配位原子是___(填名称)。

(4)CaCux合金可看作由如图所示的(a)、(b)两种原子层交替堆积排列而成。(a)是由Cu和Ca共同组成的层，层中Cu—Cu之间由实线相连；(b)是完全由Cu原子组成的层，Cu—Cu之间也由实线相连。图中虚线构建的六边形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置；(c)是由(a)和(b)两种原子层交替堆积成CaCu_x合金的晶体结构图。在这种结构中，同一层的Ca—Cu距离为294pm，相邻两层的Ca—Cu距离为327pm。

①该晶胞中Ca有___个Cu原子配位(不一定要等距最近)。

②同一层中，Ca原子之间的最短距离是___pm，设N_A为阿伏加德罗常数的值，CaCu晶体的密度是___g/cm³(用含m、n的式子表示)。

Answer

3d104s1 过氧化氢为氧化剂，氨与Cu2+形成配离子，两者共同作用促使反应进行 Cu+H2O2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2 sp2 平面三角形 碳 18

【解析】

(1)根据构造原理分析；

(2)Cu具有还原性，H2O2具有氧化性，二者反应产生的Cu2+可与氨水结合形成络离子；

(3)根据中心离子Cu+结合的配离子的配位数确定其杂化类型及配离子的空间构型，结合配离子中原子结构确定配位原子；

(4)晶胞由a、b层交替堆积排列而成，根据原子的相对位置分析判断与Ca原子配位的Cu原子个数；结合微粒的相对位置及晶胞密度计算公式计算晶体密度。

(1)Cu是29号元素，核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，基态原子价电子排布式为3d104s1；

(2)H2O2具有强的氧化性，可以将具有还原性的Cu氧化为Cu2+，氨与Cu2+形成配离子，两者共同作用促使反应进行；反应的化学方程式为Cu+H2O2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2；

(3)在Cu(CN)32-中，中心离子Cu+的杂化类型是sp2杂化，微粒的空间构型是平面三角形，其中配位体CN-中的C原子与中心Cu+结合，所以CN-中配位原子是碳原子；

(4)①该Ca-Cu晶胞由a、b层交替堆积排列而成，在a层中Ca原子周围有6个Cu原子，在b层Ca原子周围有12个Cu原子，所以该晶胞中Ca有6+12=18个Cu原子配位；

②晶胞c为平行六面体，a中通过4个相邻的Ca原子的平行四边形为底面，b中平行四边形为晶胞中b层情况：

可知晶胞内部1个Cu原子，另外Cu原子位于面上，晶胞中Cu原子数目为1+×8=5，图a中如图所示等腰三角形，锐角为30°，同层相邻Ca-Ca的距离为2××294pm=pm；

在1个晶胞中含有的Ca原子数目为：6×+1=3，含有的Cu原子个数为：6+6+6×=15，晶胞的体积V=6×m2n cm3=m2n cm3，则晶胞的密度g/cm3=g/cm3。