Question

11．已知：硫酸銅溶液中滴入氨基乙酸鈉（H₂N-CH₂-COONa）即可得到配合物A，其結(jié)構(gòu)如圖甲．硫酸銅與次磷酸鈉在少量硫酸存在的條件下反應(yīng)得到CuH紅色沉淀，CuH晶體結(jié)構(gòu)單元如乙圖所示．

（1）Cu元素基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹．
（2）1mol氨基乙酸鈉中含有σ鍵的數(shù)目為8N_A．
（3）氨基乙酸鈉分解產(chǎn)物之一為二氧化碳，寫(xiě)出二氧化碳的一種等電子體N₂O（或SCN^-、N₃^-等）（寫(xiě)化學(xué)式）．已知二氧化碳在水中溶解度不大，卻易溶于二硫化碳，請(qǐng)解釋原因：O₂與CS₂均是非極性分子，而水是極性分子，根據(jù)相似相溶原理，所以CO₂在水中溶解度不大，卻易溶于CS₂．
（4）硫酸根離子的空間構(gòu)型為正四面體；已知：硫酸銅灼燒可以產(chǎn)生一種紅色晶體，其結(jié)構(gòu)如圖丙，則該化合物的化學(xué)式是Cu₂O．
（5）配合物A中碳原子的雜化軌道類(lèi)型是sp²、sp³雜化．
（6）CuH晶體的密度為p g/cm²，阿伏伽德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$^×$\root{3}{\frac{4×65}{p{N}_{A}}}$cm（用含p和N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子外圍電子排布式；
（2）共價(jià)單鍵為σ鍵，共價(jià)雙鍵中一個(gè)是σ鍵、一個(gè)是π鍵；
（3）原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微粒為等電子體；非極性分子易溶于非極性溶劑；
（4）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定硫酸根離子的空間構(gòu)型；利用均攤法確定該化合物的化學(xué)式

解答 解：（1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，基態(tài)原子外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹，故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）共價(jià)單鍵為σ鍵，共價(jià)雙鍵中一個(gè)是σ鍵一個(gè)是π鍵，1molH₂N-CH₂-COONa中含有8molσ鍵，所以1mol氨基乙酸鈉中含有σ鍵的數(shù)目為8N_A，故答案為：8N_A；
（3）原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微粒為等電子體，則CO₂的等電子體為：N₂O（或SCN^-、N₃^-等）；根據(jù)相似相溶原理知，非極性分子的溶質(zhì)極易溶于非極性分子的溶劑，CO₂和CS₂都是非極性分子，水是極性分子，所以CO₂極易溶于CS₂中，
故答案為：N₂O（或SCN^-、N₃^-等）；CO₂與CS₂均是非極性分子，而水是極性分子，根據(jù)相似相溶原理，所以CO₂在水中溶解度不大，卻易溶于CS₂；
（4）SO₄^2-價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，S原子不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為正四面體；
利用均攤法知，該化合物中O原子個(gè)數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，Cu原子個(gè)數(shù)為4，銅原子和氧原子個(gè)數(shù)之比=4：2=2：1，所以其化學(xué)式為：Cu₂O，
故答案為：正四面體型；Cu₂O；
（5）配合物A中形成雙鍵的碳原子形成3個(gè)σ鍵、另外碳原子形成4個(gè)σ鍵，均沒(méi)有孤電子對(duì)，分別采取sp²、sp³雜化，
故答案為：sp²、sp³雜化；
（6）晶胞中H原子與周?chē)��?個(gè)Cu原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，H原子位于正四面體的中心，與正四面體頂點(diǎn)的Cu原子距離最近，晶胞中H原子數(shù)目為5，Cu原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)量為4×$\frac{65}{{N}_{A}}$g，CuH晶體的密度為p g/cm³，則晶胞體積為4×$\frac{65}{{N}_{A}}$g÷p g/cm³=$\frac{4×65}{p{N}_{A}}$cm³，則晶胞棱長(zhǎng)為$\root{3}{\frac{4×65}{p{N}_{A}}}$cm，則正四面體的棱長(zhǎng)為$\root{3}{\frac{4×65}{p{N}_{A}}}$cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$，令正四面體的棱長(zhǎng)為x cm，則斜高為$\frac{\sqrt{3}}{2}$x cm，底面中心到邊的距離為$\frac{\sqrt{3}}{2}$x cm×$\frac{1}{3}$=$\frac{\sqrt{3}}{6}$x cm，由勾股定理可知，正四面體的高為$\sqrt{（\frac{\sqrt{3}}{2}x）^{2}-（\frac{\sqrt{3}}{6}x）^{2}}$=$\frac{\sqrt{6}}{3}$x，由正四面體的體積可知，正四面體高與體心到底面面心距離之比為4：1，故H原子與Cu的距離為$\frac{3}{4}$×$\frac{\sqrt{6}}{3}$×$\root{3}{\frac{4×65}{p{N}_{A}}}$cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\frac{\sqrt{3}}{4}$^×$\root{3}{\frac{4×65}{p{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$^×$\root{3}{\frac{4×65}{p{N}_{A}}}$cm．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、雜化軌道、晶胞計(jì)算，（5）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，難度較大．