- sp、sp2、sp3杂化
- 共209题
[化学--选修3：物质结构与性质]铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途．请回答以下问题：
（1）超细铜粉可应用于导电材料、催化剂等领域中，其某制备方法如图1：
①NH4CuSO3中的金属阳离子的核外电子排布式为：______．N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为：______（填元素符号）．②SO42-离子的空间构型为______．
（2）氯化亚铜（CuCl）的某制备过程是：向CuCl2溶液中通入一定量SO2，微热，反应一段时间后即生成CuCl白色沉淀．①写出上述制备CuCl的离子方程式：______．②CuCl的熔点比CuO的熔点______．（填“高”或“低”）
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图2），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为______．已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3，另一种的化学式为______．
（4）用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数．对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm．又知铜的密度为9.00g•cm-3，则铜晶胞的体积是______ cm3、晶胞的质量是______g、阿伏加德罗常数为______（列式计算，己知Ar（Cu）=63.6）．
正确答案
解：（1）化合物NH4CuSO3中铜为+1价，核外有28个电子，铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d10；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，氮元素2p能级处于半满稳定状态，能量低，氮元素的第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能 N＞O＞S；SO42-中硫原子的价电子层电子对数为
故答案为：1S22S22P63S23P63d10；N＞O＞S；正四面体；
（2）①CuCl2溶液中通入一定量SO2，微热生成CuCl沉淀，铜元素化合价由+2价降低为+1价，硫元素被氧化，二氧化硫被氧化为硫酸．所以该反应的离子方程式为：2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O
②CuCl和CuO都是离子晶体，离子晶体中晶格能越大，熔点越高，晶格能与离子的半径和电荷有关，离子的半径越小，所带电荷越多，晶格能越大，熔点就越高，CuCl中氯离子半径大于CuO的中氧离子半径，CuCl中氯离子所带电荷小于CuO中氧离子所带电荷，所以CuCl的熔点比CuO的熔点低，故答案为：低；
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp3，
一种化合物的化学式为KCuCl3，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl3原子团的化合价为-2，其化学式为：K2CuCl3，
故答案为：sp3；K2CuCl3；
（4）1pm=10-10cm，故一个晶胞的体积为（361×10-10cm）3=4.7×10-23cm3；晶胞的质量=体积×密度，故一个晶胞的质量为4.7×10-23cm3×9.00g•cm-3=4.23×10-22g；铜的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞中Cu原子数目为8×
故答案为：4.7×10-23；4.23×10-22；6.01×1023mol-1．
解析
解：（1）化合物NH4CuSO3中铜为+1价，核外有28个电子，铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d10；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，氮元素2p能级处于半满稳定状态，能量低，氮元素的第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能 N＞O＞S；SO42-中硫原子的价电子层电子对数为
故答案为：1S22S22P63S23P63d10；N＞O＞S；正四面体；
（2）①CuCl2溶液中通入一定量SO2，微热生成CuCl沉淀，铜元素化合价由+2价降低为+1价，硫元素被氧化，二氧化硫被氧化为硫酸．所以该反应的离子方程式为：2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O
②CuCl和CuO都是离子晶体，离子晶体中晶格能越大，熔点越高，晶格能与离子的半径和电荷有关，离子的半径越小，所带电荷越多，晶格能越大，熔点就越高，CuCl中氯离子半径大于CuO的中氧离子半径，CuCl中氯离子所带电荷小于CuO中氧离子所带电荷，所以CuCl的熔点比CuO的熔点低，故答案为：低；
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp3，
一种化合物的化学式为KCuCl3，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl3原子团的化合价为-2，其化学式为：K2CuCl3，
故答案为：sp3；K2CuCl3；
（4）1pm=10-10cm，故一个晶胞的体积为（361×10-10cm）3=4.7×10-23cm3；晶胞的质量=体积×密度，故一个晶胞的质量为4.7×10-23cm3×9.00g•cm-3=4.23×10-22g；铜的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞中Cu原子数目为8×
故答案为：4.7×10-23；4.23×10-22；6.01×1023mol-1．
某碳氢化合物分子的结构式如图：
正确答案
解析
解：A．该有机物分子中含有5个单键和1个碳碳三键、1个碳碳双键，总共含有7个σ键、3个π键，故A错误；
B．该有机物不具有对称结构，则不能将键的极性抵消，所以该有机物分子为极性分子，故B错误；
C．碳碳三键中的C中含有3个σ键，采用sp2杂化，碳碳三键中的C含有2个σ键，采用的是sp杂化，故C错误；
D．由于碳碳三键连接的原子共直线，碳碳双键两端的两个C共直线可知，该有机物分子中4个C原子在同一条直线上，故D正确；
故选D．
氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料．
（1）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，最小环上有个______B原子，N原子的杂化方式为______．
（2）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，B原子的杂化方式为______．
（3）MgO与NaCl的晶胞同为面心立方结构．每个O2-周围最近的Mg2+有______个，已知MgO晶体密度为a g•cm-3，
正确答案
3
sp2
sp3
6
解析
解：（1）石墨结构是正六边形，所以最小环上有3个B原子和3个N原子，氮化硼晶体中，N原子和三个B原子形成3个共价单键，所以N原子的杂化轨道类型为sp2，
故答案为：3；sp2；
（2）硼原子和四个N原子形成4个共价单键，所以B原子的杂化轨道类型为sp3，故答案为：sp3；
（3）根据氯化钠的配位数知，氧化镁晶体中镁离子的配位数是6，其晶胞结构与NaCl的晶胞相似，晶胞中镁离子数目=4、氧离子数目=4，故晶胞质量=
N元素有多种化合物，它们之间可以发生转化，如：N2H4+HNO2=2H2O+HN3．请回答下列问题：
（1）N与O电负性较大的是______．
（2）NaN3的晶体类型是______．
（3）纯叠氮酸HN3在常温下是一种液体，沸点较高，为308.8K，主要原因是______．
（4）N2H4中的N原子的杂化类型是______．
（5）NO2-离子是一种很好的配位体，能提供孤电子对是______．
A．氧原子 B．氮原子 C．两者都可以
NO2-与钴盐通过配位键形成的[Co（NO2）6]3-能与K+离子结合生成黄色K3[Co（NO2）6]沉淀，此方法可用于检验溶液中的K+离子，写出该配合物中钴离子的电子排布式______．
正确答案
O
离子晶体
HN3分子间存在氢键
sp3
C
1s22s22p63s23p63d6
解析
解：（1）同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大，所以电负性O＞N，故答案为：O；
（2）NaN3的构成微粒是阴阳离子，所以其晶体类型是离子晶体，故答案为：离子晶体；
（3）HN3分子间存在氢键导致其沸点较高，故答案为：HN3分子间存在氢键；
（4）N2H4中每个N原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，所以该分子中的N原子的杂化类型是sp3杂化，故答案为：sp3；
（5）NO2-离子中N原子和O原子都含有孤电子对，所以都可以提供孤电子对，该化合物中钴离子为Co3+，该离子核外有24个电子，且3d能级上有6个电子，根据构造原理知其基态离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，
故答案为：C；1s22s22p63s23p63d6．
锂-磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O（PO4）2，可通过下列反应制备：2Na3PO4+4CuSO4+2NH3•H2O=Cu4O（PO4）2↓+3Na2SO4+（NH4）2SO4+H2O．
（1）写出基态Cu2+的核外电子排布式______，上述化学方程式中涉及到的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为______．
（2）SO42-的空间构型是______，______．
（3）与NH3互为等电子体的分子、离子有______、______（各举一例）．
（4）氨基乙酸铜的分子结构如图1，碳原子的杂化方式为______．
（5）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）4]2-，则1mol[Cu（CN）4]2-中含有的ơ键的数目为______．
（6）Cu元素的一种氯化物晶体的晶胞结构如图2，该氯化物的化学式是______．
正确答案
解：（1）铜是29号元素，二价铜离子核外有27个电子，根据构造原理知，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素，所以N、O元素第一电离能为O＜N；
故答案为：1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9； O＜N；
（2）SO42-中P原子的价层电子对=4+
故答案为：正四面体；
（3）根据原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，可以写出等电子体的分子和离子分别为：PH3、H3O+；
故答案为：PH3、H3O+；
（4）氨基乙酸铜的分子中一种碳有碳氧双键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，碳的杂化方式为sp3杂化；
故答案为：sp3、sp2；
（5）在[Cu（CN）4]2- 中，一个 CN-中含有1个ơ键，每个CN-和Cu间有1个ơ键，所以1mol[Cu（CN）4]2- 中含有的ơ键的数目为：8NA；
故答案为：8NA；
（6）该晶胞中，Cu原子在晶胞体内，故Cu原子个数=4，Cl原子在晶胞顶点和面心，故Cl原子个数=8×
故答案为：CuCl．
解析
解：（1）铜是29号元素，二价铜离子核外有27个电子，根据构造原理知，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素，所以N、O元素第一电离能为O＜N；
故答案为：1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9； O＜N；
（2）SO42-中P原子的价层电子对=4+
故答案为：正四面体；
（3）根据原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，可以写出等电子体的分子和离子分别为：PH3、H3O+；
故答案为：PH3、H3O+；
（4）氨基乙酸铜的分子中一种碳有碳氧双键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，碳的杂化方式为sp3杂化；
故答案为：sp3、sp2；
（5）在[Cu（CN）4]2- 中，一个 CN-中含有1个ơ键，每个CN-和Cu间有1个ơ键，所以1mol[Cu（CN）4]2- 中含有的ơ键的数目为：8NA；
故答案为：8NA；
（6）该晶胞中，Cu原子在晶胞体内，故Cu原子个数=4，Cl原子在晶胞顶点和面心，故Cl原子个数=8×
故答案为：CuCl．
扫码查看完整答案与解析