Question

12．鋰-磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu₄O（PO₄）₂，可通過(guò)下列反應(yīng)制備：2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）寫出基態(tài)Cu²⁺的外圍電子排布式：[Ar]3d⁹．
（2）與 Cu 同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有K、Cr（填元素符號(hào)）．
（3）上述反應(yīng)方程式中，反應(yīng)物混合溶液中可以互為等電子體的離子有PO₄^3- 和SO₄^2-．
（4）氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖1，碳原子的雜化方式為sp³、sp²．

（5）在硫酸銅溶液中加入過(guò)量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，則1mol CN^-中含有的π鍵的數(shù)目為2N_A，若此配離子與[Cu（H₂O）₄]²⁺結(jié)構(gòu)相似，則此配離子的空間構(gòu)型為：正四面體．
（6）當(dāng)CN^-充當(dāng)配體時(shí)，配位原子是C，判定原因是CN^-與CO為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，分子中有三個(gè)鍵，即一個(gè)σ鍵，兩個(gè)π鍵，但其中一個(gè)π鍵為配位鍵，使C原子帶部分負(fù)電荷，N原子帶部分正電荷．
（7）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如圖2所示．則該化合物的化學(xué)式為CuH．
（8）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為127.8pm，列式計(jì)算晶體銅的密度9.0g/cm³．

Answer 1

分析 （1）銅是29號(hào)元素，二價(jià)銅離子核外有27個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出其核外電子排布式；
（2）銅最外層有1個(gè)電子；
（3）根據(jù)原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)分別相等的兩種微�；�為等電子體，可以寫出等電子體的分子和離子；
（4）根據(jù)碳原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式；
（5）一個(gè) CN^-中含有2個(gè)π鍵；
（6）當(dāng)CN^-充當(dāng)配體時(shí)，配位原子是C，CN^-與CO為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，分子中有三個(gè)鍵，即一個(gè)σ鍵，兩個(gè)π鍵；
（7）利用均攤法確定其化學(xué)式；
（8）根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算密度．

解答 解：（1）銅是29號(hào)元素，二價(jià)銅離子核外有27個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知，其核外電子排布式為：[Ar]3d⁹，
故答案為：[Ar]3d⁹；
（2）銅最外層有1個(gè)電子，在同一周期中最外層一個(gè)電子的還有K、Cr，故答案為：K、Cr；
（3）根據(jù)原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)分別相等的兩種微�；�為等電子體，可以寫出等電子體的分子和離子分別為：PO₄^3-和SO₄^2-，故答案為：PO₄^3-；SO₄^2-；
（4氨基乙酸銅的分子中一種碳有碳氧雙鍵，碳的雜化方式為sp2雜化，另一種碳周圍都是單鍵，碳的雜化方式為sp3雜化，故答案為：sp³、sp²；
（5）一個(gè) CN^-中含有2個(gè)π鍵，所以1mol CN^-中含有的π鍵的數(shù)目為：2N_A，若此配離子與[Cu（H₂O）₄]²⁺結(jié)構(gòu)相似，則此配離子中心原子的價(jià)層電子對(duì)為4，且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型正四面體，故答案為：2N_A；正四面體；
（6）當(dāng)CN^-充當(dāng)配體時(shí)，配位原子是C，CN^-與CO為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，分子中有三個(gè)鍵，即一個(gè)σ鍵，兩個(gè)π鍵，但其中一個(gè)π鍵為配位鍵，使C原子帶部分負(fù)電荷，N原子帶部分正電荷，
故答案為：C；CN^-與CO為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，分子中有三個(gè)鍵，即一個(gè)σ鍵，兩個(gè)π鍵，但其中一個(gè)π鍵為配位鍵，使C原子帶部分負(fù)電荷，N原子帶部分正電荷；
（7）該晶胞中，銅原子個(gè)數(shù)=4+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=7，H原子個(gè)數(shù)=1+3+6×$\frac{1}{2}$=7，所以其化學(xué)式為CuH，故答案為：CuH；
（8）在銅晶胞中含有銅原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，銅的原子半徑為127.8pm，所以晶胞的邊長(zhǎng)為4×$\frac{\sqrt{2}}{2}$×127.8pm，所以晶胞的密度為$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{（4×\frac{\sqrt{2}}{2}×127.8×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=9.0g/cm³，故答案為：9.0g/cm³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，這些知識(shí)點(diǎn)都是考查熱點(diǎn)，難點(diǎn)是化學(xué)式的確定，注意該題中每個(gè)頂點(diǎn)上的原子被6個(gè)晶胞占有而不是8個(gè)晶胞占有，為易錯(cuò)點(diǎn)．