Question

铜是重要的贵重金属，其化合物在催化剂研究和光电材料等方面应用广泛。回答下列问题：

（1）在铜的配合物中，H₂O、NH₃、CO等常用作配体。

①基态Cu²⁺的价电子轨道表示式为_________。

②H、C、N、O元素中，元素的第一电离能最高的为_____，元素电负性由大到小的顺序为________。

③水溶液中有H₃O⁺、H₅O₂⁺、H₉O₄⁺等微粒的形式。H₃O⁺中O的杂化轨道类型为_____，其H－O－H键角_______（填“＞”或“＜”）H₂O中H－O－H的键角。H₅O₂⁺内部存在氢键，H₅O₂⁺的结构式可表示为__________。

④Cu₂Cl₂·2CO·2H₂O是一种配合物，其结构如图所示：，其中每个Cu原子能与其他原子形成_________个配位键。

（2）CuCl结构属于立方晶系，其晶胞如图所示：

①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。则A原子分数坐标为_________。

②晶胞中距离每个Cu⁺最近的Cl^－的个数为_______，若晶胞的棱长为a pm，晶体的密度为ρ g·cm^－3，计算阿伏加德罗常数N_A=________（列式表示）。

Answer

N O＞N＞C＞H sp3 ＞ 或 3 4

【解析】

(1)①基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；

②同周期第ⅡA和第ⅤA的元素第一电离能大于相邻族元素，同周期从左到右电负性增强；

③先确定VSEPR模型，然后在确定中心原子的杂化轨道类型；一般来说，相互之间排斥力的大小为：孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力；氧原子可与氢原子形成氢键；

④形成配位键时，亚铜离子提供空轨道，氯原子提供共用电子对；

(2)①根据A原子在晶胞中的位置关系分析判断；

②根据图知，该晶胞中距离每个Cu+最近的Cl-的个数为4，根据晶胞密度公式ρ=进行计算。

(1)①基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，基态Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9，其价电子轨道表示式为；

②同周期第ⅡA和第ⅤA的元素第一电离能大于相邻族元素，所以第一电离能N＞O，H、C、N、O元素中，元素的第一电离能最高的为N；同周期从左到右电负性增强，所以电负性O＞N＞C＞H；

③H3O+价层电子对模型为四面体，氧原子采取sp3杂化；H2O中O原子有两对孤对电子，H3O+中O原子有一对孤对电子，因为孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，导致H3O+中H−O−H键角比H2O中H−O−H键角大；H5O2+内部存在氢键，H5O2+的结构式可表示为或；

④根据氯原子最外层电子数为7可知，氯原子可形成一对共用电子对，即氯原子形成的两条共价键中只有一条为配位键，而X可形成三条配位键， 如图所示：；

(2)①C点的原子与上平面面心的小球相连，且与顶点组成等边三角形，故在x、y平面的投影为(，)，同理可得在z轴的投影为，则A原子分数坐标为(，，)；

②根据图知，该晶胞中距离每个Cu+最近的Cl−的个数为4，氯离子的配位数是4；该晶胞中，氯原子位于晶胞的顶点和面心，氯原子的个数=8×+6×=4，铜原子位于晶胞内部，铜原子个数=4若晶胞的棱长为a pm，则晶胞的体积V=a3 pm3= (a×10-10)3cm3，晶体的密度为ρ g·cm－3，ρ=，阿伏加德罗常数。