Question

Cu₂O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO₄、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu₂O。

(1)在基态Cu^2＋核外电子中，M层的电子运动状态有_________种。

(2)Cu^2＋与OH^－反应能生成[Cu(OH)₄]^2－，[Cu(OH)₄]^2－中的配位原子为_____(填元素符号)。

(3)[Cu(NH₃)₄]²⁺具有对称的空间构型，[Cu(NH₃)₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH₃)₄]²⁺的空间构型为________。

(4)抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。

(5)一个Cu₂O晶胞(如图2)中，Cu原子的数目为________。

(6)单质铜及镍都是由_______________键形成的晶体：元素铜与镍的第二电离能分别为：I_Cu=1959kJ/mol，I_Ni=1753kJ/mol，I_Cu>I_Ni的原因是_________________________________。

Answer

17 O 平面正方形 sp3、sp2 易溶于水 4 金属 铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子

【解析】

根据Cu2+的核外电子排布式，求出M层上的电子数，判断其运动状态种数；根据配位键形成的实质，判断配原子；根据[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl取代，能得到两种不同结构的产物，判断其空间构型；根据抗坏血酸的分子结构，求出价层电子对数，由价层电子对互斥理论，判断碳原子杂化类型；由均摊法求出原子个数比，根据化学式判断Cu原子个数；根据外围电子排布，判断失电子的难易，比较第二电离能的大小。

（1）Cu元素原子核外电子数为29，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Cu原子失去4s、3d能级的1个电子形成Cu2+，Cu2+的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d9，M层上还有17个电子，其运动状态有17种；答案为17。

（2）Cu2＋与OH－反应能生成[Cu(OH)4]2－，该配离子中Cu2+提供空轨道、O原子提供孤电子对形成配位键，所以配原子为O；答案为O。

（3）[Cu(NH3)4]2+中形成4个配位键，具有对称的空间构型，可能为平面正方形或正四面体，若为正四面体，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代，只有一种结构，所以应为平面正方形；答案为平面正方形。

（4）该分子中亚甲基、次亚甲基上C原子价层电子对个数都是4，连接碳碳双键和碳氧双键的C原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论判断该分子中碳原子的轨道杂化类型，前者为sp3杂化、后者为sp2杂化；抗坏血酸中羟基属于亲水基，能与水分子形成氢键，所以抗坏血酸易溶于水；答案为sp3、sp2；易溶于水；

（5）该晶胞中白色球个数=8×+1=2、黑色球个数为4，则白色球和黑色球个数之比=2：4=1：2，根据其化学式知，白色球表示O原子、黑色球表示Cu原子，则该晶胞中Cu原子数目为4；答案为4。

（6）单质铜及镍都属于金属晶体，都是由金属键形成的晶体；Cu+的外围电子排布为3d10，呈全充满状态，比较稳定，Ni+的外围电子排布为3d84s1，Cu+失去电子是3d10上的，Cu+的核外电子排布稳定，失去第二个电子更难，Ni+失去电子是4s上的，比较容易，第二电离能就小，因而元素铜的第二电离能高于镍的第二电离能；答案为金属，Cu+电子排布呈全充满状态，比较稳定，失电子需要能量高，第二电离能数值大。