Question

5．鋰-磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu₄O（PO₄）₂，可通過下列反應(yīng)制備：
2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃•H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
請回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)Cu²⁺的外圍電子排布式：3d⁹．C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的順序為C＜O＜N（用元素符號表示）．
（2）PO₄^3-的空間構(gòu)型是正四面體．
（3）比較CuSO₄晶體與干冰熔點相對高低，并解釋原因硫酸銅晶體熔點小于干冰，因為硫酸銅晶體是離子晶體，干冰是分子晶體，離子晶體熔點高于分子晶體．
（4）氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖，其中碳原子的雜化方式為sp²，sp³．
（5）在硫酸銅溶液中加入過量氨水，生成配合物離子四氨合銅，請寫出四氨合銅離子的結(jié)構(gòu)式．
（6）鐵和銅是重要的金屬，F(xiàn)e原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道能與一些分子或離子形成配合物．六氰合亞鐵離子[Fe（CN）₆]^4-中不存在B．
A、共價鍵    B、非極性鍵    C、配位鍵    D、σ鍵    E、π鍵
（7）NaCl晶胞中若r（Na⁺）=a pm，r（Cl^-）=b pm，則NaCl晶胞的空間利用率為$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{（a+b）^{3}}$．（晶胞中離子以密堆積方式存在，用含有a，b的列式表示）

Answer 1

分析 （1）銅是29號元素，二價銅離子核外有27個電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出其核外電子排布式，并確定其外圍電子排布式；根據(jù)元素周期律比較電第一電離能；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（3）可以根據(jù)晶體類型來判斷熔點的高低
（4）由氨基乙酸銅中碳原子的價層電子數(shù)分別為4，3，來確定其雜化方式； 
（5）Cu中心原子，NH₃是配體，確定其結(jié)構(gòu)式；
（6）在[Fe（CN）₆]^4- 中，一個 CN^-中含有1個?鍵，2個π鍵，且每個CN^-和Fe間以配位鍵相結(jié)合；
（7）NaCl晶胞為面心立方密堆積，則晶胞的邊長為（2a+2b）pm，計算出Na⁺和Cl^-所占體積和晶胞體積，從而計算出空間利用率．

解答 解：（1）銅是29號元素，二價銅離子核外有27個電子，根據(jù)構(gòu)造原理知，其核外電子排布式為：[Ar]3d⁹所以外圍電子排布為3d⁹，同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素，所以C、N、O元素第一電離能為C＜O＜N，
故答案為：3d⁹；C＜O＜N；
（2）PO₄^3-中P原子的價層電子對=4+$\frac{1}{2}$（5+3-4×2）=4，P原子為sp³雜化，且不含孤電子對，所以其空間構(gòu)型正四面體，
故答案為：正四面體；
（3）硫酸銅晶體熔點小于干冰，因為硫酸銅晶體是離子晶體，干冰是分子晶體，離子晶體熔點高于分子晶體，
故答案為：硫酸銅晶體熔點小于干冰，因為硫酸銅晶體是離子晶體，干冰是分子晶體，離子晶體熔點高于分子晶體；
（4）氨基乙酸銅的分子中，當中有一種碳有碳氧雙鍵，即價層電子數(shù)為3，所以碳的雜化方式為sp²雜化，另一種碳周圍都是單鍵，即價層電子數(shù)為4，故碳的雜化方式為sp³雜化，
故答案為：sp³、sp²；
（5）因為Cu中心原子，NH₃是配體，所以確其結(jié)構(gòu)式為，故答案為：；
（6）在[Fe（CN）₆]^4- 中，一個 CN^-中含有1個?鍵，2個π鍵，C和N是不同的原子所以為極性鍵，且之間為每個CN^-和Fe間以配位鍵相結(jié)合，
故答案為：B
 （7）晶胞中共含有4個Na⁺和4個和4個Cl^-，體積為$\frac{4}{3}$π（a³+b³）×4，晶胞的邊長為2a+2b，晶胞體積為（2a+2b）³，氯化鈉晶體中離子的空間利用率為：$\frac{\frac{4}{3}π（{a}^{3}+^{3}）×4}{（2a+2b）^{3}}$=$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{（a+b）^{3}}$，故答案為：$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{（a+b）^{3}}$．

點評 本題覆蓋考點知識容量大，主要考查了核外電子排布、電離能、電負性的判斷、原子雜化方式、分子空間構(gòu)型及晶胞的計算以及配位化合物結(jié)構(gòu)式的書寫等內(nèi)容，綜合性強，此題難度較大．