Question

硼元素、鈣元素、銅元素在化學(xué)中有很重要的地位，單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用．

（1）已知CaC₂與水反應(yīng)生成乙炔．請(qǐng)回答下列問題：
①將乙炔通入[Cu（NH₃）₂]Cl溶液中生成Cu₂C₂紅棕色沉淀，Cu⁺基態(tài)核外電子排布式為

 

．其在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu²⁺和Cu，但CuO在高溫下會(huì)分解成Cu₂0，試從結(jié)構(gòu)角度解釋高溫下CuO何會(huì)生成Cu₂O：

 

．
②CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，1molO₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為

 

．
③乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈（H₂C═CH-C≡N）．丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是

 

，構(gòu)成丙烯腈元素中第一電離能最大的是

 

．
（2）硼酸（H₃B0₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，層內(nèi)的H₃B0₃分子間通過氫鍵相連（如圖1）．
則1molH₃B0₃的晶體中有

 

 mol氫鍵．硼酸溶于水生成弱電解質(zhì)一水合硼酸B（OH）₃?H₂ O，它電離生成少量[B（OH）₄]^一和H⁺，則[B（OH）₄]^一含有的化學(xué)鍵類型為

 

．
（3）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，N^3-的配位數(shù)為

 

，Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，Cu₃N的密度為

 

g?cm^-3．（阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示）

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,“等電子原理”的應(yīng)用

專題：

分析：（1）①原子失去高能層中高能級(jí)電子形成陽(yáng)離子，結(jié)合核外電子排布規(guī)律書寫Cu⁺基態(tài)核外電子排布式；Cu⁺價(jià)電子排布式為3d¹⁰，為全充滿結(jié)構(gòu)，更穩(wěn)定；
②CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，則O₂²⁺中氧原子之間形成O≡O(shè)三鍵，三鍵中有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵；
③乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈（H₂C═CH-C≡N），丙烯腈分子中碳原子沒有孤對(duì)電子，軌道雜化數(shù)目等于σ鍵數(shù)目，據(jù)此判斷C原子雜化類型；非金屬性越強(qiáng)第一電離能越大、同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)；
（2）由圖可知，一個(gè)H₃BO₃分子對(duì)應(yīng)著6個(gè)氫鍵，而一個(gè)氫鍵對(duì)應(yīng)著2個(gè)H₃BO₃分子；[B（OH）₄]^-含有的化學(xué)鍵類型為共價(jià)鍵、配位鍵，
（3）晶胞中小黑色球數(shù)目為8×

1

8

=1，大黑色球2數(shù)目為12×

1

4

=3，故小黑色球?yàn)镹^3-、大黑色球?yàn)镃u⁺，補(bǔ)全晶胞結(jié)構(gòu)可知，N^3-離子周圍有6個(gè)Cu⁺；
Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，則晶胞棱長(zhǎng)為2（a+b）pm，進(jìn)而計(jì)算晶胞體積、晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算晶胞密度．

解答： 解：（1）①Cu⁺基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；Cu⁺價(jià)電子排布式為3d¹⁰，為全充滿結(jié)構(gòu)，更穩(wěn)定，故CuO在高溫下會(huì)分解成Cu₂O，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；Cu⁺價(jià)電子排布式為3d¹⁰，為全充滿結(jié)構(gòu)，更穩(wěn)定；
②CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，則O₂²⁺中氧原子之間形成O≡O(shè)三鍵，三鍵中有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，1molO₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為2N_A，故答案為：2N_A；
③乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈（H₂C═CH-C≡N），丙烯腈分子中碳原子沒有孤對(duì)電子，H₂C、CH中碳原子均形成3個(gè)σ鍵，采取sp²雜化，而CN中碳原子形成2個(gè)σ鍵，采取sp雜化；H元素非金屬性最小、其第一電離能最小，同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素第一電離能第一C元素，
故答案為：sp、sp²；N；
（2）由圖可知，一個(gè)H₃BO₃分子對(duì)應(yīng)著6個(gè)氫鍵，而一個(gè)氫鍵對(duì)應(yīng)著2個(gè)H₃BO₃分子，因此含有1 molH₃BO₃分子的晶體中有3mol氫鍵，[B（OH）₄]^-中O與H原子之間形成共價(jià)鍵、O與B之間形成配位鍵，含有的化學(xué)鍵類型為共價(jià)鍵、配位鍵，
故答案為：3；共價(jià)鍵、配位鍵；
（3）晶胞中小黑色球數(shù)目為8×

1

8

=1，大黑色球數(shù)目為12×

1

4

=3，故小黑色球?yàn)镹^3-、大黑色球?yàn)镃u⁺，補(bǔ)全晶胞結(jié)構(gòu)可知，N^3-離子周圍有6個(gè)Cu⁺；
Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，則晶胞棱長(zhǎng)為2（a+b）pm，晶胞體積為[2（a+b）×10^-10 cm]³，晶胞質(zhì)量為（64×3+14）÷N_Ag，則晶胞密度為[（64×3+14）÷N_Ag]÷[2（a+b）×10^-10 cm]³=

103×1030

4NA(a+b)3

g?cm^-3，
故答案為：6；

103×1030

4NA(a+b)3

．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及查晶胞計(jì)算、配合物、核外電子排布、等電子體、雜化軌道、電離能等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用、需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生的思維能力有一定的要求，難度中等．