Question

【題目】利用銅萃取劑M，通過如下反應實現銅離子的富集：

（1）關于M所含元素的說法正確的是______________。

A.電負性由大到小順序:O>N>C>H

B.第一電離能由大到小的順序：O>N>C

C.氮原子以sp2雜化軌道與氧原子形成σ鍵

D.從物質分類角度M屬于芳香烴，M中所有的碳原子不可能共面

E.組成M元素的氫化物穩定性：CH4＜H2O＜NH3

（2）上述反應中斷裂和生成的化學鍵有_______（填序號）。

A.氫鍵 B.配位鍵 C.金屬鍵 D.范德華力 E.共價鍵 F.離子鍵

（3）M與W（分子結構如上圖）相比，M的水溶性小，更利于Cu2+的萃取。M水溶性小的主要原因是_______________。

（4）基態Cu2+的外圍電子排布圖為________________，Cu2+等過渡元素水合離子是否有顏色與原子結構有關，且存在一定的規律。判斷Sc3+、Zn2+的水合離子為無色的依據是_____________________________________________________________。

離子	Sc3+	Ti3+	Fe2+	Cu2+	Zn2+
顏色	無色	紫紅色	淺綠色	藍色	無色

（5）已知：Y原子最高價氧化物對應水化物的酸性最強。銅與Y形成化合物的晶胞如附圖所示(黑點代表銅原子，空心圓代表Y原子)。

①該晶體的化學式為_______________。（用元素符號表示）

②已知銅和Y原子的電負性分別為1.9和3.0，則銅與Y原子形成的化合物屬于____________(填“離子”或“共價”)化合物。

③已知該晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數為NA，則該晶體中銅原子與Y原子之間的最短距離為_______________pm(只寫計算式)。

Answer 1

【答案】ACBEM能形成分子內氫鍵，使溶解度減小3d軌道上沒有未成對電子（3d軌道上電子為全空或全滿）CuCl共價××1010或×1010或×1010

【解析】

（1）M所含元素為C、H、O、N；

A.元素的非金屬性越強，電負性越強；即同周期自左而右電負性增大；同一主族元素從上到下電負性逐漸減小；

B.同周期元素從左到右元素的第一電離能逐漸減小，則C元素的最小，由于N的2p軌道電子為半充滿狀態，難以失去電子，第一電離能大于O；

C.由結構簡式可知N原子共形成3對共價鍵，1個配位鍵，即N原子采取sp2雜化；

D.芳香烴是含有苯環的烴，只含碳氫兩種元素；

E.元素的非金屬性越強，氫化物越穩定，以此解答。

(2)酚羥基中O-H間斷裂，銅離子與O原子、N原子之間形成配位鍵，據此解答即可；

（3）分子內氫鍵的存在，導致水溶性減小，據此解答即可；

（4）根據核外電子排布規律書寫Cu原子的核外電子排布式，電子按能層高低進行失去，進而書寫Cu2+的外圍電子排布圖；判斷Sc3+、Zn2+離子的原子核外3d軌道上是否含有電子來判斷是否有顏色；

（5）①Y原子最高價氧化物對應水化物的酸性最強，可知Y是氯元素（Cl），該晶胞中銅原子個數=4，Cl原子個數=8× 1/8 +6× 1/2=4；

②電負性差大于1.7的鍵一般是離子鍵，小于1.7的一般為共價鍵，據此判斷；

③Cu原子與周圍的4個Cl原子形成正四面體結構，正四面體體心的Cu與晶胞頂點Cl原子距離最短，它們的連線處于晶胞體對角線上，且為晶胞體對角線長度的 1/4 ，根據晶胞含有原子數目計算晶胞質量，結合密度計算晶胞體積，進而計算晶胞棱長，晶胞體對角線長度為棱長的 倍。

（1）A.元素的非金屬性越強，電負性越強；即同周期自左而右電負性增大；同一主族元素從上到下電負性逐漸減小，故電負性由大到小順序:O>N>C>H，A正確；

B.同周期元素從左到右元素的第一電離能逐漸減小，則C元素的最小，由于N的2p軌道電子為半充滿狀態，難以失去電子，第一電離能大于O，所以第一電離能從大到小的順序為：N＞O＞C，B錯誤；

C.由結構簡式可知N原子共形成3對共價鍵，1個配位鍵，即N原子采取sp2雜化，故C正確；

D.芳香烴是含有苯環的烴，故M不屬于芳香烴，D錯誤；

E.元素的非金屬性越強，氫化物越穩定，則組成M元素的氫化物穩定性：CH4＜NH3＜H2O，故E錯誤；

因此，本題答案為：AC；

（2）M中酚羥基中O-H間斷裂，銅離子與O原子、N原子之間形成配位鍵，

因此，本題答案為：BE；

（3）由于M能形成分子內氫鍵，使溶解度減小，

因此，本題答案為：M能形成分子內氫鍵，使溶解度減小；

（4）Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，故基態Cu2+的外圍電子排布圖為，Zn2+離子的原子核外排布式為1s22s22p63s23p63d10，d軌道上有10個電子，故Zn2+無色，Sc3+離子的原子核外排布式為1s22s22p63s23p6，其d軌道上有0電子，處于全空，故沒有顏色，

因此，本題答案為：；3d軌道上沒有未成對電子（3d軌道上電子為全空或全滿）；

（5）Y原子最高價氧化物對應水化物的酸性最強，可知Y是氯元素（Cl）。

①該晶胞中銅原子個數=4，Cl原子個數=8× 1/8 +6× 1/2 =4，所以其化學式為CuCl；

②銅和的電負性相差3.01.9=1.1，電負性差大于1.7的鍵一般是離子鍵，小于1.7的一般為共價鍵，故Cu與Y形成的化合物屬于共價化合物，故答案為：共價；

③四面體的中心原子與兩個頂點形成的夾角為109°28′，設銅原子與Y原子之間的距離（即中心原子與頂點的距離）為x，立方體邊長a，則四面體的邊長為 a，則由余弦定理可得：(a)2=x2+x2-2x2cos109°28′，x=，由于cos2α=1-2sin2α，

所以cos109°28′=1-sin254°44′，1-cos109°28′=sin254°44′，x=，

晶體體積為 zM/NAρ，z表示一個晶胞中含有的CuCl的數目，已知z=4，

a=×1010，x=×1010。

由于sin54°44′=cos35°16′，x=×1010。

四面體頂點到中心的距離與四面體邊長的關系為x= a=a，故x=××1010pm。

因此，本題答案為：××1010或×1010或×1010。