面试稳定性的问题 [对Ｃｕ＋和Ｃｕ２＋稳定性问题的探析]
时间：2019-02-05 03:29:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文从学生提出的问题：“根据洪特规则， 可以得出Cu+（3s23p63d10）比Cu2+（3s23p63d9）更加稳定的结论，但事实上Cu+在水溶液中尤其是在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu2+和Cu，但CuO在高温下会分解成Cu2O，这是什么原因？”入手，引导学生分别从结构、热力学、电化学的角度进行了探析，并对问题进行适当延伸。
关键词：Cu+和Cu2+稳定性;探析
文章编号：1005－6629(2008)11－0074－02中图分类号：G633.8文献标识码：B
1问题的来源
苏教版选修教材《物质结构与性质》是在以提高学生科学素养为核心的前提下，帮助学生体会科学探究的过程和方法，通过学生自己不断探索，理解物质构成的奥秘，对一些问题进行适当探究，不仅可以激发学生的学习兴趣和热情，而且可以较大程度地提高其思维能力和对化学学习的兴趣。 另外，在必选的化学反应原理模块中，学生已对一些热力学函数的变化△G、△S、△H含义、计算及盖斯定律有所熟悉，所以本文的探析只是在此基础上的归纳及适当加深。
第二专题的知识中，Cu+和Cu2+的核外电子排布式分别是[Ar]3s23p63d10和[Ar]3s23p63d9， 学生提出：根据洪特规则的特例，全满时体系能量最低，较稳定，可以得出Cu+比Cu2+更加稳定的结论，但事实上Cu+在水溶液中尤其是在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu2+和Cu，但CuO在高温下会分解成Cu2O，这是什么原因呢？
2 问题的探析
2.1结构的角度
铜原子的外围电子排布是3d104s1，而铜元素常见的氧化态有+1、+2,这是由于铜的3d轨道和4s轨道的能量相差不大的缘故，由铜的第一、二电离能的数值745.5kJ・mol-1和1957. 3kJ・mol-1可看出，电离能数值的增加基本上仅表现为电荷的倍比关系，所以自然界中存在着较多的+1和+2铜的矿物。如黄铜矿CuFeS2、斑铜矿Cu3FeS4、辉铜矿Cu2S、蓝铜矿2CuCO3・Cu(OH)2、 赤铜矿Cu2O， 也就是固态时+1、 +2均可以稳定存在。
当然，从外围电子排布上看Cu+3s2C3p63d10、Cu23s23p63d9+， 铜（+1）比铜（+2）更稳定一些，这从CuO在高温下会分解成Cu2O的事实可以得到证实。
2.2 热力学角度
2.2.1 固态时均可以稳定存在的原因
根据有关热力学数据可算出：
Cu2O(s) CuO(s) + Cu(s) ； △G +19.2kJ・mol-1（常温时）
可见△G >0，表明正反应在常温下不能自发进行，也就是说，固态的Cu2O是稳定的，不发生岐化反应，同时由于正值很小，所以逆反应也不易进行，即固态的CuO也能稳定存在。
当加热到高温，温度超过1273K时，反应：4CuO(s)2Cu2O(s) + O2(g) 就能发生。这点可以从△G=△H+T△S以及该反应是一个熵增过程，也就是△S>0来说明。根据有关热力学数据可以算出使得△G 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
