Question

【題目】由H、C、O、N、S、Cu等元素能形成多種物質。這些物質有許多用途。請回答下列問題：

(1)基態Cu原子的價電子有____種運動狀態，未成對電子占據原子軌道的形狀為______。

(2)碳和氫形成的最簡單碳正離子CH3+，其中心原子碳原子的雜化類型為___________，該陽離子的空間構型為___________。

(3)CuO在高溫時分解為O2和Cu2O，請從陽離子的結構來說明在高溫時，Cu2O比CuO更穩定的原因是_________________________________。

(4)向盛有CuSO4溶液的試管中滴加少量氨水，現象是_____，離子反應方程式為____；繼續滴加氨水至過量得到深藍色溶液。經測定深藍色是由于存在[Cu(NH3)4]SO4。其陽離子的結構式為___________，中心原子的配位數為___________。

(5)金屬晶體銅的晶胞如圖所示。其堆積模型是___________，銅原子間的最短距離為apm，密度為ρg·cm－3，NA為阿伏加德羅常數。銅的相對原子質量為___________(用a、ρ、NA表示，寫出計算式即可)。

Answer 1

【答案】11 球型 sp2 平面三角形 Cu+的最外層電子排布為3d10，而Cu2+的最外層電子排布為3d9，因最外層電子排布達到全滿時穩定，所以固態Cu2O穩定性強于CuO 產生藍色沉淀 Cu2++ 2NH3·H2O= Cu（OH）2↓+2NH4+ 4 面心立方最密堆積 ρNA（a×10—10）3/4

【解析】

（1）基態Cu原子的價電子排布式為3d104s1；

（2）最簡單碳正離子CH3+離子中C原子的價層電子對數為3，孤對電子數為0；

（3）軌道中電子排布達到全滿、半滿、全空時原子最穩定，Cu+的最外層電子排布為3d10，而Cu2+的最外層電子排布為3d9；

（4）向硫酸銅中滴加少量氨水，反應生成氫氧化銅藍色沉淀；[Cu(NH3)4]2+中Cu2+與4個NH3分子通過配位鍵形成平面結構；

（5）根據m =ρV=4M（Cu）/NA計算可得。

（1）Cu元素為29號元素，原子核外有29個電子，所以核外電子排布式為1s22s22p6

3s23p63d104s1，價電子排布式為3d104s1，則價電子有11種運動狀態，未成對電子占據原子軌道為4s，形狀為球型，故答案為：11；球型；

（2）最簡單碳正離子CH3+離子中C原子的價層電子對數為3，則碳原子的雜化類型為sp2雜化，孤對電子數為0，CH3+離子的空間構型為平面三角形，故答案為：sp2；平面三角形；

（3）軌道中電子排布達到全滿、半滿、全空時原子最穩定，Cu+的最外層電子排布為3d10，而Cu2+的最外層電子排布為3d9，因最外層電子排布達到全滿時穩定，所以固態Cu2O穩定性強于CuO，故答案為：Cu+的最外層電子排布為3d10，而Cu2+的最外層電子排布為3d9，因最外層電子排布達到全滿時穩定，所以固態Cu2O穩定性強于CuO；

（4）向硫酸銅中滴加少量氨水，反應生成氫氧化銅藍色沉淀，反應的離子方程式為：Cu2++ 2NH3·H2O= Cu（OH）2↓+2NH4+；[Cu(NH3)4]SO4的陽離子為[Cu(NH3)4]2+，[Cu(NH3)4]2+中Cu2+與4個NH3分子通過配位鍵形成平面結構，結構式為，故答案為：產生藍色沉淀；Cu2++ 2NH3·H2O= Cu（OH）2↓+2NH4+；；4；

（5）根據Cu晶體的晶胞結構示意圖可知，堆積模型是面心立方最密堆積，以頂點銅原子為例，距離最近的銅原子位于晶胞的面心上，這樣的原子有12個，所以晶胞中Cu原子的配位數為12，Cu晶體的晶胞中含有銅原子數為8×1/8+6×1/2=4，根據m =ρV=4M（Cu）/NA可得ρ（a×10—10）3=4M（Cu）/NA，M（Cu）=ρNA（a×10—10）3/4，故答案為：面心立方最密堆積；ρNA（a×10—10）3/4。