铜是重要的过渡元素,其单质及化合物具有广泛用途。回答下列问题:
(1) 铜元素基态原子的价电子排布式为 _______ 。
(2) 成多种配合物,如 与乙二胺
可形成如图所示配离子。
① 与乙二胺所形成的配离子内部粒子间的作用力类型有 _______ 。
A .配位键 B .极性键 C .离子键 D .非极性键 F. 氢键 F. 金属键
② 乙二胺分子中氮原子的杂化轨道类型为 _______ , C 、 N 、 H 三种元素的电负性由大到小顺序是 _______ 。
(3) 乙二胺和三甲胺 [ ] 均属于胺,乙二胺的沸点比三甲胺高很多,原因是 _______ 。
在水溶液中以
形式存在,向含
的溶液中加入足量氨水,可生成更稳定的
,其原因是 _______ 。
(4)Cu 和 S 形成某种晶体的晶胞如图所示。
① 该晶胞原子坐标参数 A 为 (0 , 0 , 0) ; B 为 (1 , 0 , 0) 。则 C 原子的坐标参数为 _______
② 已知该晶体的密度为 ,
和
的半径分别为
和
,阿伏加德罗常数值为 _______
。列式表示该晶体中原子的空间利用率 _______ 。
(1)3d10 4s1
(2) ABD sp3 N > C > H
(3) 乙二胺分子间可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键; N 元素电负性更小,更易给出孤对电子形成配位键;
(4) ( ,
,
)
【解析】( 1 )
铜元素基态原子中 3d 、 4s 能级上电子为其价电子, 3d 能级上有 10 个电子、 4s 能级上有 1 个电子,其价电子排布式为 3d10 4s1 ;
故答案为 3d10 4s1 ;
( 2 )
①Cu 2+ 与乙二胺所形成的配离子内部粒子间含有 C−N 、 C−H 、 N−H 、 C−C 和 N−Cu 键, C−N 、 C−H 和 N−H 为极性键, C−C 非极性键, N−Cu 之间的化学键是配位键;
故答案为 ABD ;
② 乙二胺分子中氮原子价层电子对个数是 4 且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断 N 原子的杂化轨道类型为 sp3 ,元素的非金属性越强,其电负性越大,电负性大小顺序是 N > C > H ;
故答案为 sp3 ; N > C > H ;
( 3 )
乙二胺分子中 N 原子上连接有氢原子,可形成氢键,而三甲胺分子中氮原子上没有连接氢原子,不能形成氢键,故乙二胺的沸点比三甲胺高很多;向含 Cu 2 + 的溶液中加入足量氨水,可生成更稳定的 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2 + ,是因为 N 元素电负性更小,更易给出孤对电子形成配位键;
故答案为乙二胺分子间可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键; N 元素电负性更小,更易给出孤对电子形成配位键;
( 4 )
①C 点位于体对角线的 处,根据 A 点和 B 点的晶胞参数,容易写出 C 的晶胞参数为(
,
,
);
故答案为( ,
,
);
② 阿伏加德罗常数值为 ;该晶胞是面心立方最密堆积,每个面上对角线上的 3 个 Cu 原子紧密相连,则晶胞棱长=
, 晶胞体积=
,该晶胞中 Cu 原子个数=
, S 原子个数是 4 ,所有原子体积=
,该晶体中原子的空间利用率=
;
故答案为 ,
。
电子排布式:
①简化电子排布式
为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的冗素符号外加方括号表示,即为简化电子排布式,如K 的简化电子排布式为
②特殊电子排布式
有个别元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的反常。因为能量相同的原子轨道在全充满()、半充满(
)和全空(
)状态时,体系的能量较低,原子较稳定。
(2)电子排布图:用方框表示一个原子轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。
构造原理:
多电子原子的核外电子排布总是按照能量最低原理,由低能级逐步填充到高能级。绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循下图所示的排布顺序,这种排布顺序被称为构造原理。
点拨:构造原理中的排布顺序,其实质是各能级的能量高低顺序,可由下列公式得出ns<(n一2)f< (n一1)d<np(n表示能层序数)。常用的重要的能级交错顺序有:
核外电子排布式一构造原理的应用:
根据构造原理,按照能级顺序,用能级符号右上角的数字表示该能级上电子数的式子,叫做电子排布式。例如,
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