Question

铜是人类最早使用的金属之一。也是中学中常见的过镀金属元素。铜是与人类关系非常密切的有色金属。被广泛地作力导线应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。回答下列问题：

(1)基态Cu⁺原子核外电子排式为___。

(2)CuCl晶体的晶格能可通过如图的Born-Haber循环计算得到：

铜原子的第一电离能为___kJ•mol^-1；Cl-Cl键键能为___kJ•mol^-1；CuCl的晶格能为___kJ•mol^-1。

(3)铜盐属于重金属盐，铜盐中毒可用青霉胺解毒，解毒原理如下：Cu²⁺能与青霉胺成环状络合物，该环状络合物无毒、易溶于水，可经尿液排出。

①青霉胺分子中S原子的轨道杂化类型为___；

②硫化氢与氨气键角的大小：H₂S___NH₃(填“＞”或“<”)。

③第二周期元素中，第一电离能大于N的元素有___(用元素符号表示)。

④该环状络合物无毒、易溶于水，可经尿液排出，请解释该化合物易溶于水的主要原因：___。

(4)某含铜的离子化合物M由Cs、Cu、Cl三种元素构成，M属于立方体晶系的离子晶体，其结构如图所示。试回答下列问题：

①离子化合物M的化学式为___；

②已知Cs和Cl两元素离子的半径大小相近，该晶体中两种离子联合组成何种形式的密堆积___；

③若晶胞参数为anm，则这种晶体密度为___g•cm^-3(用含a、和N_A的式子表示)。

Answer

1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 741.8 242.6 990.9 sp3 < F、Ne 该化合物与水之间可以形成分子间氢键 CsCuCl3 面心立方最密堆积

【解析】

(1)Cu为29号元素，失去最外层1个电子形成Cu+，根据核外电子的排布规律，基态Cu+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；

(2)据图可知1mol气态铜原子各失去一个电子形成气态Cu+所需要的能量为741.8kJ/mol，所以铜原子的第一电离能为741.8 kJ/mol；0.5mol氯气吸收 121.3 kJ/mol能量变为气态氯原子，即断裂0.5molCl-Cl键需要吸收121.3 kJ/mol，所以Cl-Cl键键能为242.6 kJ/mol；据图可知：Cu(晶体)+Cl2(g)→CuCl(晶体)△H=-137.2 kJ/mol；

Cu(晶体)→Cu+(g)△H1=+337.4 kJ/mol+741.8 kJ/mol；

Cl2(g)→Cl-(g)△H2=+121.3kJ/mol-346.8kJ/mol；

根据盖斯定律CuCl(晶体)→Cu+(g)+ Cl-(g)△H3=△H1+△H2-△H =990.9kJ/mol，所以CuCl的晶格能为990.9 kJ/mol；

(3)①图示结构中S原子形成2个共价单键，1个配位键，还有1对孤电子对，所以价层电子对数为4，为sp3杂化；

②氨分子只有一对孤对电子，排斥力比有两对孤对电子的硫化氢小，所以键角比硫化氢大；

③同周期元素自左至右第一电离能呈增大趋势，但由于N原子最外层为半满状态，第一电离能大于相邻的O元素，所以第二周期中第一电离能大于N的有F、Ne；

④该化合物容易与水分子之间形成分子间氢键，提高其在水中的溶解度；

(4)①根据均摊法，该晶胞中Cs+的个数为1，Cl-的个数为=3，Cu2+的个数为=1，所以该离子化合物的化学式为CsCuCl3；

②该晶胞中Cs+占据体心，Cl-占据棱心，离子的半径大小相近，联合组成面心立方最密堆积；

③晶胞的质量m=g，晶胞的体积V=a3nm3，所以晶胞的密度为=g·nm3=g·cm3