Question

5．將汽車(chē)尾氣中含有的CO利用不僅能有效利用資源，還能防治空氣污染．工業(yè)上常用CO與H₂在由Al、Zn、Cu等元素形成的催化劑作用下合成甲醇．

（1）如圖1是某同學(xué)畫(huà)出CO分子中氧原子的核外電子排布圖，請(qǐng)判斷該排布圖錯(cuò)誤（填“正確”或“錯(cuò)誤”），理由是違背泡利不相容原理（若判斷正確，該空不用回答）．
（2）向CuSO₄溶液中加入足量氨水可得到深藍(lán)色[Cu（NH₃）₄]SO₄溶液，[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含配位鍵是通過(guò)配位體分子的氮原子（或N）給出孤電子對(duì)．
（3）氧元素與多種元素具有親和力，所形成化合物的種類(lèi)很多．
氧元素與氟元素能形成OF₂分子，該分子的空間構(gòu)型為V形；與NO₂⁺等電子體的分子N₂O、CO₂，根據(jù)等電子體原理在NO₂⁺中氮原子軌道雜化類(lèi)型是sp雜化；O₂²⁺與N₂是等電子體，1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為2N_A個(gè)．
（4）甲醛與新制Cu（OH）₂懸濁液加熱可得磚紅色沉淀Cu₂O，已知Cu₂O晶胞的結(jié)構(gòu)如圖2所示：在該晶胞中，Cu⁺的配位數(shù)是2．

Answer 1

分析 （1）由圖1電子軌道排布圖可知，2p能級(jí)的其中1個(gè)軌道2個(gè)電子自旋方向相同，違背泡利原理；
（2）Cu²⁺ 含有空軌道，為中心離子，而NH₃中的N原子含有孤對(duì)電子，NH₃為配體；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定該分子的空間構(gòu)型；等電子體是指具有相同電子總數(shù)和原子總數(shù)的分子或離子；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定N原子軌道雜化類(lèi)型；等電子體結(jié)構(gòu)相似，O₂²⁺和N₂分子為等電子體，其結(jié)構(gòu)和N₂結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)夥肿咏Y(jié)構(gòu)計(jì)算1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目；
（4）根據(jù)均攤法可知，晶胞中大球數(shù)目為2，小球數(shù)目為4，二者數(shù)目之比為1：2，由于為Cu₂O晶胞的結(jié)構(gòu)，故大球?yàn)镺原子、小球?yàn)镃u原子，結(jié)合氧原子配位數(shù)確定．

解答 解：（1）由圖1電子軌道排布圖可知，2p能級(jí)的其中1個(gè)軌道2個(gè)電子自旋方向相同，違背泡利不相容原理，
故答案為：錯(cuò)誤；違背泡利不相容原理；
（2）Cu²⁺ 含有空軌道，為中心離子，接受電子，氨氣的電子式為，而NH₃中的N原子含有孤對(duì)電子，給出孤電子對(duì)，NH₃為配體；
故答案為：氮原子（或N）；
（3）OF₂分子中O原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，且含有2個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為V形，NO₂⁺中含有3個(gè)原子、22個(gè)電子數(shù)，則與NO₂⁺等電子體的分子有N₂O、CO₂等；NO₂⁺離子中氮原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為：2+$\frac{1}{2}$（5-1-2×2）=2，所以NO₂⁺中氮原子為sp雜化；O₂²⁺和N₂分子為等電子體，其結(jié)構(gòu)和N₂結(jié)構(gòu)相似，一個(gè)氮?dú)夥肿又泻��?個(gè)π鍵，所以一個(gè)O₂²⁺中含有兩個(gè)π鍵，則1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為2N_A，
故答案為：V形；N₂O、CO₂；sp；2N_A；
（4）根據(jù)均攤法可知，晶胞中大球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+1=2，小球數(shù)目為4，二者數(shù)目之比為1：2，由于為Cu₂O晶胞的結(jié)構(gòu)，故大球?yàn)镺原子、小球?yàn)镃u原子，氧原子配位數(shù)為4，則該晶胞中，Cu⁺的配位數(shù)是2，
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及核外電子排布、配位鍵、雜化軌道理論、晶體結(jié)構(gòu)計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握判斷原子軌道雜化方式的方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，易錯(cuò)點(diǎn)為（3）．