题目

为何cu2o和cuo的热稳定性高

为何cu2o和cuo的热稳定性高

题目解答

答案

因为铜的价电子是3d104s1，在高温时，容易失去外层4S1上的一个电子，形成3d10的电子结构，根据洪特规则，轨道全满半满和空的时候能量低，所以高温时1价铜比2价铜稳定

解析

关键点：本题考查铜的价电子结构对氧化物热稳定性的影响。
核心思路：

  1. 铜的电子排布异常，形成3d¹⁰4s¹结构，使得失去4s轨道电子更易形成稳定的3d¹⁰全满结构。
  2. 根据洪德规则，全满结构能量最低，因此高温下+1价铜比+2价铜更稳定。
  3. Cu₂O（含Cu⁺）和CuO（含Cu²⁺）的热稳定性差异由氧化态的稳定性决定。

铜的电子排布异常

铜的原子序数为29，正常电子排布应为3d⁹4s²，但实际为3d¹⁰4s¹。这是由于3d轨道全充满状态能量更低，因此铜优先填充3d轨道，形成更稳定的3d¹⁰4s¹结构。

高温下氧化态的稳定性

  1. Cu⁺的形成：高温时，铜原子易失去外层4s轨道的1个电子，形成Cu⁺（3d¹⁰）。
  2. 洪德规则的应用：3d¹⁰为全满结构，能量最低，因此Cu⁺比Cu²⁺（3d⁹）更稳定。
  3. 氧化物的热稳定性：
    • Cu₂O中的Cu为+1价（更稳定），在高温下不易被氧化为+2价，故热稳定性较高。
    • CuO中的Cu为+2价（相对不稳定），但其晶格能较高，仍表现出一定热稳定性。