Question

【題目】金屬鐵、銅及其化合物在科學研究和工業生產中具有重要的用途。下圖1表示銅與氯形成化合物A的晶胞(黑球代表銅原子)。圖2是Fe3+與乙酰乙酸乙酯形成的配離子B。

回答下列問題

（1）基態Cu原子的核外電子排布式為____________________________。

（2）從原子結構角度分析，第一電離能I1(Fe)與I1(Cu)的關系是：I1(Fe)________I1(Cu)(填“>“<”或“=”)

（3）化合物A的化學式為____________，Cl原子的配位數是____________。

（4）B中碳原子的雜化軌道類型為________，含有的化學鍵為________(填字母)。

a．離子鍵 b．金屬鍵 c．極性鍵 d．非極性鍵

e．配位鍵 f．氫鍵 g．σ鍵 h．π鍵

（5）化合物A難溶于水，但易溶于氨水，其原因可能是________________；與NH3互為等電子體的分子有________________(寫化學式，一種即可)。NH3的鍵角大于H2O的鍵角的主要原因是________________________________________。

（6）已知化合物A晶體的密度為ρg·cm-3，阿伏加德羅常數的值為NA，則該晶體中兩個Cu原子之間的最短距離為________________________nm(列出計算表達式即可)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d104s1 或 1s22s22p63s23p63d104s1 > CuCl 4 sp2、sp3 cdegh Cu+可與氨形成易溶于水的配位化合物（或配離子） PH3（或 AsH3等合理答案） NH3、 H2O 分子中 N、 O 原子的孤電子對數分別是 1、2，孤電子對數越多，對成鍵電子對的排斥力越強，鍵角越小

【解析】（1）Cu為29號元素，核外電子排布為：[Ar]3d104s1（具有3d能級的全滿穩定結構）。

（2）Fe和Cu第一電離能都是失去4s上的一個電子需要失去的能量，Fe的4s上是一對電子，Cu的4s上是一個單電子，所以Fe失去4s上的電子需要額外拆開成對電子消耗能量，所以第一電離能I1(Fe)與I1(Cu)的關系是：I1(Fe)＞I1(Cu)。

（3）晶胞圖中，Cl占據晶胞的8個頂點和6個面心，有：個，Cu都在晶胞內有4個，所以化學式為CuCl。

（4）配離子B中有形成4個單鍵的C，還有形成一個雙鍵的C，所以是sp3和sp2雜化。根據圖示，其中存在用→表示的配位鍵，碳碳之間的非極性鍵，大量的極性鍵，單鍵都是σ鍵，雙鍵是σ鍵加π鍵。所以答案為cdegh。注意：氫鍵不是化學鍵，本題不用討論。

（5）化合物A難溶于水，但易溶于氨水，其原因只可能是其中的Cu+和氨水中的NH3形成了配離子。等電子體的要求是原子數和價電子數都相同，所以最好的方法是進行同主族元素代換，所以答案為PH3等。NH3和H2O的中心原子都是sp3雜化，但是N有一個孤電子對，O有兩個孤電子對，所以O對成鍵電子對的壓迫應該強于N對成鍵電子對的壓迫，所以NH3的鍵角大于H2O的鍵角。

（6）由圖示，晶胞中兩個Cu之間的最短距離為晶胞面對角線的一半，即晶胞邊長的倍。晶胞中應該含有4個CuCl，所以質量為4×(64+35.5)÷NA=g。晶體的密度為ρg·cm-3，所以晶胞的體積為cm3，晶胞的邊長為cm，即nm，所以晶胞中兩個Cu之間的最短距離為nm。