Question

16．2015年11月德國科學家在硫酸銅溶液中滴入氨基乙酸鈉（H₂N-CH₂-COONa）得到一種配離子可用于治療冠心病，該配離子含有C、H、O、N、Cu等元素．
（1）基態(tài)Cu原子的電子排布式為[Ar]3d⁹4s²．
（2）C、H、O、N四種元素形成的丁二酮肟常用于檢驗Ni²⁺：在稀氨水介質中，丁二酮肟與Ni²⁺反應可生成鮮紅色沉淀，其結構如圖甲所示．
①該結構中，碳碳之間的共價鍵類型是σ鍵，碳氮之間的共價鍵類型是σ鍵和π鍵，氮鎳之間形成的化學鍵類型是配位鍵．
②該結構中，碳原子的雜化軌道類型有sp³和sp²．
（3）C、H、O、N幾種元素可形成乙酸、乙醛、HNO₃，NO${\;}_{3}^{-}$的空間構型是平面三角形（用文字描述），研究者發(fā)現(xiàn)乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是乙酸分子間能形成氫鍵而使其熔沸點較高．
（4）N和Cu元素形成的化合物的晶胞結構如圖乙所示，則該化合物的化學式為Cu₃N．該化合物的相對分子質量為M，N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值，若該晶胞的邊長為a pm，則該晶體的密度是$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）Cu是29號元素，其原子核外有29個電子，根據(jù)構造原理書寫Cu原子核外電子排布式；
（2）①共價單鍵為σ鍵、共價雙鍵之間的化學鍵為σ鍵和π鍵；含有孤電子對和含有空軌道的原子之間存在配位鍵；
②價層電子對個數(shù)為2的原子為sp雜化、價層電子對個數(shù)為3的原子為sp²雜化、價層電子對個數(shù)為4的原子為sp³雜化，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷原子雜化方式；
（3）先計算硝酸根離子之間N原子價層電子對個數(shù)，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷硝酸根離子空間構型；
含有氫鍵的物質熔沸點較高；
（4）利用均攤法確定化學式；根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）Cu是29號元素，其原子核外有29個電子，根據(jù)構造原理書寫Cu原子核外電子排布式為[Ar]3d⁹4s²，故答案為：[Ar]3d⁹4s²；
（2）①共價單鍵為σ鍵、共價雙鍵之間的化學鍵為σ鍵和π鍵，碳氮原子之間的化學鍵為σ鍵和π鍵；含有孤電子對和含有空軌道的原子之間存在配位鍵，Ni原子含有空軌道、N原子含有孤電子對，所以二者形成的化學鍵為配位鍵，
故答案為：σ鍵和π鍵；配位鍵；
②價層電子對個數(shù)為2的原子為sp雜化、價層電子對個數(shù)為3的原子為sp²雜化、價層電子對個數(shù)為4的原子為sp³雜化，根據(jù)圖知，甲基上共價鍵個數(shù)是4，采用雜化sp³，碳氮原子中C原子價層電子對個數(shù)是3，采用雜化sp²，
故答案為：sp³和sp²；
（3）NO₃^-中N原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{5+1-3×2}{2}$=3且不含孤電子對，則空間構型是平面三角形，乙酸分子之間能形成氫鍵、乙醛分子之間不能形成氫鍵，含有氫鍵的物質熔沸點較高，所以乙酸熔沸點大于乙醛，故答案為：平面三角形；乙酸分子之間形成氫鍵而使其熔沸點較高；
（4）N原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，所以其化學式為Cu₃N；
晶胞體積=（a×10^-10）³cm³，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：Cu₃N；$\frac{206}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、微�？臻g構型判斷、原子雜化方式判斷等知識點，明確晶胞原理及計算方法是解本題關鍵，難點是晶胞計算．