Question

【題目】黃銅礦(CuFeS2)是最重要的銅礦，全世界三分之二的銅是由它提煉的。

銅礦冶煉過程中發(fā)生的反應(yīng)有：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2 ；2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2；2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2

回答下列問題：

(1)Cu屬于_____區(qū)的元素，黃銅礦中銅離子基態(tài)外圍電子排布式為_____________。

(2)銅礦冶煉過程中產(chǎn)生的SO2可用于生產(chǎn)硫酸，SO2的空間構(gòu)型為___________，中心原子的雜化方式為__________。冶煉過程還產(chǎn)生了Cu2S 、Cu2O，其中熔點(diǎn)較高的是______________，原因是_______________。

(3)黃銅礦不溶于稀硫酸，但可以溶解在稀硝酸中，硝酸將其中的鐵、硫元素氧化到高價態(tài)，可以用黃血鹽K4[Fe(CN)6]檢驗(yàn)Fe3+的存在，1 mol K4[Fe(CN)6]中含有的σ鍵的數(shù)目為_______________。

(4)Cu2O晶體的晶胞如圖所示，晶胞的密度為ρ g/cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Cu原子配位數(shù)為__________，最近的兩個O原子之間的距離為____________nm。

Answer 1

【答案】ds 3d9 V形 sp2 Cu2O 陽離子相同，O2-半徑比S2-小，Cu2O晶格能更大，熔點(diǎn)更高 12NA 2

【解析】

(1) Cu位于周期表中第4周期第IB族，則基態(tài)Cu原子的價電子排布式為3d104s1，據(jù)此分析解答；

(2) 根據(jù)VSEPR理論， SO2中S的價電子對數(shù)為=2+=3；離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比，根據(jù)氧離子與硫離子半徑大小分析解答；

(3) K4[Fe(CN)6]中含有C≡N，1個C≡N中有1個σ鍵，N原子有孤對電子，鐵原子有空軌道，所以每個鐵離子與CN-形成6個配位鍵，據(jù)此分析解答；

(4)白球的數(shù)目=8×+1=2，黑球的數(shù)目=4，說明白球?yàn)?/span>O，黑球?yàn)?/span>Cu，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)判斷Cu原子的配位數(shù)；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，最近的兩個O原子之間的距離為晶胞體對角線的一半，結(jié)合晶胞的密度為ρ g/cm3，首先計(jì)算晶胞的體積，再求出晶胞的邊長，據(jù)此解答。

(1) Cu位于周期表中第4周期第IB族，則基態(tài)Cu原子的價電子排布式為3d104s1，屬于ds區(qū)的元素；銅離子基態(tài)外圍電子排布式為3d9，故答案為：ds；3d9；

(2) 根據(jù)VSEPR理論，對于SO2，價電子對數(shù)為=2+=3，根據(jù)雜化軌道理論，S原子的雜化方式為sp2，空間構(gòu)型為V形；離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比，因?yàn)檠蹼x子半徑小于硫離子半徑，所以氧化亞銅的晶格能大于硫化亞銅的晶格能，熔點(diǎn)也高于硫化亞銅，故答案為：V形；sp2；Cu2O；陽離子相同，O2-半徑比S2-小，Cu2O晶格能更大，熔點(diǎn)更高；

(3) 1mol K4[Fe(CN)6]中含有6molC≡N，1個C≡N中有1個σ鍵，N原子有孤對電子，鐵原子有空軌道，所以每個鐵離子與CN-形成6個配位鍵，即有6個σ鍵，因此1mol K4[Fe(CN)6]中含有σ鍵為12mol，數(shù)目為12NA，故答案為：12NA；

(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，白球的數(shù)目=8×+1=2，黑球的數(shù)目=4，根據(jù)化學(xué)式Cu2O可知，白球?yàn)?/span>O，黑球?yàn)?/span>Cu，在每個銅原子周圍有2個O原子，即Cu原子配位數(shù)為2；1個晶胞的質(zhì)量=g，晶胞的密度為ρ g/cm3，則晶胞的體積=cm3=cm3，晶胞的邊長= cm，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，最近的兩個O原子之間的距離為晶胞體對角線的一半=×cm=××107nm，故答案為：2；××107。