Question

铜及其化合物具有广泛的应用，间接碘量法可以测定铜合金中的铜，回答下列问题：

(1)铜合金的种类较多，主要有黄铜和各种青铜等。试样可以用HNO₃分解，还需要用到浓H₂SO₄．CuSO₄和Cu（NO₃）₂中阳离子的基态核外电子排布式为______；S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为______；

(2)Cu（NO₃）₂溶液中通入足量NH₃能生成配合物[Cu（NH₃）₄]（NO₃）₂，其中NH₃中心原子的杂化轨道类型为______，[Cu（NH₃）₄]（NO₃）₂属于______晶体。

(3)CuSO₄溶液中加入过量KCN能生成配离子[Cu（CN）₄]^2-，1 mol CN^-中含有的π键数目为______，与CN^-互为等电子体的离子有______（写出一种即可）；

(4)CuSO₄的熔点为560℃，Cu（NO₃）₂的熔点为115℃，CuSO₄熔点更高的原因可能是______；

(5)在弱酸性溶液中，Cu²⁺与过量KI作用，生成CuI沉淀，同时析出定量的I₂；如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是______；

A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子，以4配位数交替配位形成层结构

B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子

C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体

D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力

(6)已知Cu₂O晶胞结构如图所示，该晶胞原子坐标参数A为（0，0，0），B为（1，0，0），C为（）。则D原子的坐标参致为______，它代表______原子（填元素符号）；已知金属铜的堆积方式是面心立方最密堆积，则晶体中铜原子的配位数是12，Cu原子的空间利用率是______。

Answer

1s22s22p63s23p63d9 N＞O＞S sp3 离子 2NA CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体，SO42-所带电荷比NO3-大，故CuSO4晶格能较大，熔点较高 A (，，) Cu 74%

【解析】

(1)阳离子为Cu 2+，Cu原子核外电子数为29，原子形成阳离子时，先失去高能层中电子，同一能层先失去高能级中电子；同主族自上而下元素第一电离能减小，N元素原子2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；

(2)NH3中N原子形成3个N-H，含有1对孤对电子，VSEPR模型为四面体；[Cu(NH3)4](NO3)2由[Cu(NH3)4]2+ 与NO3-构成，是离子化合物；

(3)CN-与N2互为等电子体，CN-中C、N之间形成C≡N三键，三键含有1个σ键、2个π键；将N原子用碳原子与1个单位负电荷替换可得到与CN-互为等电子体的一种离子；

(4)离子电荷越多，晶格能越大，物质的熔点越高；

(5)同种非金属元素之间形成非极性共价键，碘为分子晶体，碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力，晶胞中占据顶点和面心，碘分子的排列有2种不同的取向；

(6)晶胞原子坐标参数A为(0，0，0)、B为(1，0，0)、C为(，，)，如图坐标系中，A为处于坐标系中的原点(定义为O)，则C处于晶胞体心位置，A、D、C的连线处于体对角线线上，且D处于A、C连线的中点位置，D到晶胞左侧面距离为参数x，D到晶胞前面的距离为参数y，D到晶胞下底面距离为参数z；计算晶胞中白色球、黑色球数目，结合化学式确定代表的元素；金属铜是面心立方最密堆积方式，Cu原子处于顶点与面心，顶点Cu原子与面心Cu原子相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用；设Cu原子半径为r，则晶胞棱长为2r，计算晶胞中Cu原子总体积，该晶胞中Cu原子的空间利用率。

(1)阳离子为Cu 2+，Cu原子核外电子数为29，阳离子的基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d9；由元素周期律可知，同主族自上而下元素第一电离能减小，N元素原子2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能为：N＞O＞S；

(2)NH3中N原子形成3个N-H，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，VSEPR模型为四面体，中心N原子采取sp3杂化；[Cu(NH3)4]2+ 与NO3-形成离子化合物，则[Cu(NH3)4](NO3)2属于离子晶体；

(3)CN-与N2互为等电子体，CN-中C、N之间形成C≡N三键，三键含有1个σ键、2个π键，1mol CN‑中含有的2molπ键，1mol CN‑中含有的π键数目为：2NA；将N原子用碳原子与1个单位负电荷替换可得到与CN-互为等电子体的一种离子：；

(4)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体，SO42-所带电荷比NO3-大，故CuSO4晶格能较大，熔点较高；

(5)A．碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心不同，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构，故A正确；

B．用均摊法计算：顶点碘分子个数加面心碘分子个数=8×+6×=4，因此平均每个晶胞中有4个碘分子，即有8个碘原子，故B错误；

C．碘晶体为无限延伸的空间结构，构成微粒为分子，是分子晶体，故C错误；

D．碘晶体中的碘原子间存在I-I非极性键，而晶体中碘分子之间存在范德华力，故D错误；

故答案为：A；

(6)晶胞原子坐标参数A为(0，0，0)、B为(1，0，0)、C为(，，)，如图坐标系中，A为处于坐标系中的原点(定义为O)，则C处于晶胞体心位置，A、D、C的连线处于体对角线线上，且D处于A、C连线的中点位置，故D到晶胞左侧面距离为、到晶胞前面的距离为，到晶胞下底面距离为，故D的参数为(，，)；晶胞中白色球数目=1+8×=2，黑色球数目=4，二者数目之比为1：2，而化学式为Cu2O，故黑色球为Cu原子、白色球为O原子，即D表示Cu原子；金属铜是面心立方最密堆积方式，Cu原子处于顶点与面心，顶点Cu原子与面心Cu原子相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，设Cu原子半径为r，则晶胞棱长为2r，晶胞体积=(2r)3，晶胞中Cu原子数目=8×+6×=4，晶胞中Cu原子总体积=4×πr3，该晶胞中Cu原子的空间利用率是=×100%=74%。