Question

【化学一选修3:物质结构与性质】铜及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)铜元素在元素周期表中的位置为_________________，基态Cu原子核外电子占据的原子轨道数为____________________。

(2)向硫酸铜溶液中加入乙二胺(H₂N-CH₂-CH₂-NH₃)溶液后，每个Cu²⁺可与两个乙二胺分子形成四配位离子，导致溶液由蓝色变为紫色。

①乙二胺分子中C、N原子的杂化轨道类型分别为_______________、_________________。

②与硫酸根离子互为等电子体的分子为___________(任写一种)。

③四配位离子的结构式为_____________________，该离子中所有元素的电负性由大到小的顺序为____________________________。

(3)硫化亚铜和氧化亚铜均为离子晶体，其中熔点较高的为___________(填化学式)，原因为________________________________________________。

(4)下图为铜与氧(O)、钇(Y)、钡(Ba)形成的一种超导体材料的长方体晶胞结构，其晶胞参数如图(i)所示，该结构中有平面正方形(CuO₄)和四方锥(CuO₆)结构单元如图(ii)所示。

①该超导体材料的化学式为____________________________。

②已知该化合物的摩尔质量为Mg·mol^-1，阿伏加德罗常数的值为N_A，其密度为____g·cm^-3(列出表达式即可)。

Answer

第四周期第ⅠB族 15 sp3 sp3 CCl4 CBr4 SiCl4 SiF4 Cl2O3(答案合理即可) N＞C＞H＞Cu Cu2O 因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜 YBa2Cu3O7

【解析】（1）考查元素周期表的位置、能级，Cu位于第四周期IB族，基态Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1,s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，d能级有5个原子轨道，因此Cu原子核外电子占据轨道数为15个；（2）考查杂化类型的判断、等电子体、电负性、配位键，①根据乙二胺的结构简式，C有4个σ键，无孤电子对数，因此C的杂化类型为sp3，N有3个σ键，1个孤电子对数，N的杂化类型为sp3；②根据等电子体的定义，与SO42－等电子体的分子是CCl4、CBr4、 SiCl4 、SiF4 、Cl2O3等；③乙二胺中N有孤电子对，Cu2＋提供空轨道，根据信息每个Cu2＋可与两个乙二胺分子形成四配位离子，结构式为；（3）考查晶体熔沸点高低的判断，两者属于离子晶体，判断熔沸点高低需要从晶格能的角度思考，因此有因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜；（4）考查晶胞的计算，①根据图i，Cu位于顶点和棱上，Ba、Y位于内部，根据图ii，O位于棱上，共有14个，根据均摊法，求出化学式为YBa2Cu3O7；晶胞的质量为，晶胞的体积为（a×10－10×a×10－10×b×10－10）cm3，根据密度的定义，晶胞的密度为g/cm3。