Question

10．鋰-磷酸氧銅電池正極的活性物質是 Cu₄O（PO₄）₂，可通過下列反應制備：2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃•H₂O═Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O．請回答下列問題．
（1）上述方程式中涉及到的 N、O 元素電負性由小到大的順序是N＜O．
（2）基態 S 的價電子排布式為3s²3p⁴．與 Cu 同周期且最外層電子數相等的元素還有K、Cr（填元素符號）．
（3）PO₄^3-的空間構型是正四面體，其中 P 原子的雜化方式為sp³．
（4）在硫酸銅溶液中加入過量的 KSCN 溶液，生成配合物[Cu（CN）₄]^2-，則 1molCN^-中含有的 π 鍵的數目為2N_A．
（5）銅晶體為面心立方最密集堆積，銅的原子半徑為 127.8pm，列式計算晶體銅的密度9.0g/cm³．
（6）如表列出了含氧酸酸性強弱與非羥基氧原子數的關系．

	次氯酸	磷酸	硫酸	高氯酸
含氧酸
非羥基氧原子數	0	1	2	3
酸性	弱酸	中強酸	強酸	最強酸

由此可得出的判斷含氧酸強弱的一條經驗規律是含氧酸分子結構中含非羥基氧原子數越多，該含氧酸的酸性越強．亞磷酸 （H₃PO₃ ） 也是中強酸，它的結構式為．亞磷酸與過量的氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為H₃PO₃+2NaOH═Na₂HPO₃+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據元素周期律判斷電負性大小；
（2）根據S最外層有6個電子，寫出其價電子排布式；Cu最外層有1個電子，數根據其最外層電子數判斷；
（3）根據磷原子價層電子對互斥理論確定其空間構型及磷原子的雜化方式；
（4）在CN^-中碳原子與氮原子是以共價三鍵結合的，含有1個?鍵，2個π鍵；
（5）銅晶體為面心立方最密集堆積，據此可計算出晶胞中含有銅原子數，根據公式ρ=$\frac{m}{V}$計算得出密度；
（6）根據表中數據可以看出非羥基氧原子數與酸性強弱的關系，亞磷酸（H₃PO₃）是中強酸，說明有1個非羥基氧原子，據此寫出它的結構式，含氧酸中羥基中的氫能被氫氧化鈉中和，據此寫化學方程式．

解答 解：（1）根據元素周期律，同周期元素，從左向右，電負性逐漸增大，所以N、O元素電負性由小到大的順序為N＜O，
故答案為：N＜O；
（2）S最外層有6個電子，其價電子排布式為3s²3p⁴；Cu最外層有1個電子，與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數相等的元素還有K、Cr，
故答案為：3s²3p⁴；K、Cr；
（3）PO₄^3-中P原子的價層電子對數=4+$\frac{1}{2}$（5+3-4×2）=4，所以P原子按sp³方式雜化，P原子周圍不含孤電子對，所以其空間構型正四面體，
故答案為：正四面體；sp³；
（4）在CN^-中碳原子與氮原子是以共價三鍵結合的，含有1個?鍵，2個π鍵，所以1molCN^-中含有的π鍵的數目為2N_A，
故答案為：2N_A；
（5）銅晶體為面心立方最密堆積，則每個晶胞中含有銅的原子：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半徑為r=127.8pm=1.278×10^-8cm，設晶胞的邊長為d，則有 $\sqrt{2}$d=4r，所以d=2 $\sqrt{2}$r，所以晶體銅的密度ρ=$\frac{4×64}{{N}_{A}}$÷d³=$\frac{4×64}{{N}_{A}（2\sqrt{2}×1.278×1{0}^{-8}）^{3}}$g/cm³=9.0g/cm³，
故答案為：9.0；
（6）根據表中數據可以看出非羥基氧原子數越多，該含氧酸的酸性越強，亞磷酸（H₃PO₃）是中強酸，說明有1個非羥基氧原子，據此可寫出它的結構式為：，含氧酸中羥基中的氫能被氫氧化鈉中和，所以1molH₃PO₃可與2molNaOH反應，反應化學方程式為H₃PO₃+2NaOH=Na₂HPO₃+2H₂O，
故答案為：含氧酸分子結構中含非羥基氧原子數越多，該含氧酸的酸性越強；；H₃PO₃+2NaOH=Na₂HPO₃+2H₂O．

點評 本題考查了電負性、核外電子排布、雜化方式、分子構型及晶胞的計算等內容，綜合性強，難度較大，注意利用均攤法計算晶胞原子數目．