Question

Ⅰ．邻氨基吡啶的铜配合物在有机不对称合成中起催化诱导效应，其结构简式如图甲所示。

(1)基态Cu原子的价电子排布式为__________________。在元素周期表中铜位于_____区(填“s”、“P”、“d”或“ds”)

(2)C、N、O第一电离能由大到小的顺序为________________。

(3)邻氨基吡啶的铜配合物中，Cu²⁺的配位数是___________，N原子的杂化类型为_____________。

(4)如图乙所示，Fe₃O₄．晶体中，O^2-围成正四面体空隙(1、3．6、7号氧围成)和正八面体空隙(3、6、7、8、9、12号氧围成)，Fe₃O₄中有一半的Fe³⁺填充在正四面体空隙中，Fe²⁺和另一半Fe³⁺填充在正八面体空隙中，晶体中正四面体空隙与正八面体空隙数之比为___________，有_______________%的正八面体空隙没有填充阳离子。

(5)一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O^2-作密置单层排列，Ni²⁺填充其中(如图丙)，已知O^2-的半径为a nm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为________g(用a、N_A表示)。

Answer

ds N>O>C 4 sp2、sp3 2:1 50

【解析】

（1）Cu是29号元素，核外电子排布式为，属于过渡元素，价电子包括3d、4s电子，价电子排布式为，在元素周期表中铜位于ds区；

（2）同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族元素最高能级为全充满或半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：N>O>C；

（3）Cu2+形成4个配位键，Cu2+的配位数是4；形成配位键的N原子，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，N原子采取sp2杂化，而氨基中N原子形成3个 键、还有1对孤电子对，N原子杂化轨道数目为4，N原子采取sp3杂化；

（4）结构中如1、3、6、7的O2−围成的正四面体空隙有8个，面心位置6个O2−围成的正八面体，将晶胞补全可知共用1条棱的4个面心与该棱顶点O2−也围成正八面体，而这样的正八面体为4个晶胞共有，晶胞中正八面体数目＝1+12×14=4，则晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为8:4＝2:1；由图可知晶体结构中O2−离子数目为8×18+6×12=4，由化学式可知晶胞中Fe原子数目为3，根据化合价代数和为0，则晶胞中含有2个Fe3+、1个Fe2+，Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，则填充在正四面体空隙中的Fe3+为1个，填充在正八面体空隙中有1个Fe3+和1个Fe2+，有2个正八面体空隙空隙没有填充阳离子，则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子；

（5）根据图知，每个Ni原子被3个O原子包围、每个O原子被3个Ni原子包围，如图所示，相邻的3个圆中心连线为正三角形，三角形的边长为2anm，每个三角形含有一个Ni原子，三角形的面积，如图实际上每个Ni原子被两个小三角形包含小平行四边形面积为，O原子个数=16×6＝1，每平方米面积上分散的该晶体的质量。