Question

8．氨是重要的化工原料，用途廣泛．
（1）合成氨工廠常用醋酸二氨合銅（由[Cu（NH₃）₂]⁺和CH₃COO^-構成）溶液吸收對氨合成催化劑（鐵粉）有毒害的CO氣體．
①醋酸二氨合銅所含的元素中，第一電離能最大的是N．（填元素符號）
②醋酸二氨合銅所含元素的單質，所屬的晶體類型有bcd（填序號）．
a．離子晶體　　　 b．分子晶體　　　 c．原子晶體　　 d．金屬晶體
③第4周期中，基態(tài)原子與基態(tài)Cu原子未成對電子數目相同的元素有4種（不包括Cu）．
④銅單質為面心立方晶體，其晶胞如圖1．如果Cu的原子半徑為a cm，阿伏加德常數的值為N_A，則此種Cu單質的密度表達式為$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．（相對原子質量Cu：64）
（2）BF₃氣體與NH₃相遇立即生成一種白色晶體：
BF₃+NH₃=F₃B-NH₃．寫出兩種與BF₃具有相同空間構型的陰離子CO₃^2-、、NO₃^-．
（3）NH₃可用于合成尿素、硫酸銨等氮肥．某化肥廠從生產的硫酸銨中檢出一種組成為N₄H₄（SO₄）₂的物質．該物質在水溶液中以SO₄^2-和N₄H₄⁴⁺兩種正四面體構型的離子存在．N₄H₄⁴⁺遇堿生成一種形似白磷的N₄分子．在圖2畫出N₄H₄⁴⁺的結構（標明其中的配位鍵）．

Answer 1

分析 （1）①非金屬性越強，第一電離能越大，同周期隨原子序數增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
②醋酸二氨合銅所含元素的單質有Cu、氫氣、氮氣、氧氣、金剛石、石墨等；
③基態(tài)Cu原子未成對電子數目為1，第4周期中，其它基態(tài)原子含有1個單電子的外圍電子排布為4s¹、3d¹4s²、4s²4p¹、4s²4p⁵；
④根據均攤法計算晶胞中Cu原子數目，表示出晶胞質量，處于面對角線上的原子相鄰，Cu的原子半徑為a cm，則晶胞棱長為4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm，再根據ρ=$\frac{m}{V}$計算密度；
（2）與BF₃具有相同空間構型的陰離子，可以是互為等電子體的微粒；
（3）將白磷分子中P原子替換成N原子，每個N原子與H原子之間形成配位鍵．

解答 解：（1）①非金屬性越強，第一電離能越大，同周期隨原子序數增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能由小到大的順序為：Cu＜H＜C＜O＜N，所以第一電離能最大的是N；
故答案為：氮；
②醋酸二氨合銅所含元素的單質有Cu、氫氣、氮氣、氧氣、金剛石、石墨等，銅屬于金屬晶體，金剛石屬于原子晶體，氧氣和氫氣屬于分子晶體；
故答案為：b、c、d；
③Cu的外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，只有1個未成對電子，第4周期元素中，其它基態(tài)原子含有1個單電子的外圍電子排布為4s¹、3d¹4s²、4s²4p¹、4s²4p⁵，分別為K、Sc、Ga、Br，共有4種元素；
故答案為：4；
④晶胞中Cu原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為4×$\frac{65}{{N}_{A}}$g，處于面對角線上的原子相鄰，Cu的原子半徑為a cm，則晶胞棱長為4a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$a cm，則晶體密度為：4×$\frac{64}{{N}_{A}}$g，÷（2$\sqrt{2}$a cm）³=$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{8\sqrt{2}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$；
（2）與BF₃具有相同空間構型的陰離子，可以是互為等電子體的微粒，如CO₃^2-、NO₃^-等，
故答案為：CO₃^2-、NO₃^-；
（3）將白磷分子中P原子替換成N原子，沒有N原子與H原子之間形成配位鍵，N₄H₄⁴⁺的結構為：，
故答案為：．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及第一電離能、晶體類型判斷、核外電子排布、等電子體運用、微粒的空間結構、配位鍵、晶胞計算等，是對物質結構主干知識的綜合考查，（2）中注意根據等電子體進行解答．