Question

【題目】黃銅礦（CuFeS2）是煉銅的最主要礦物。火法冶煉黃銅礦的過程中，其中一步反應是；2Cu2O+ Cu2S6Cu+SO2。回答下列問題。

（1）Cu+的價電子軌道表示式為__________________；Cu2O與Cu2S比較，熔點較高的是_______，原因為_____________________________________。

（2）SO2與SO3的鍵角相比，鍵角更大的是____________。將純液態SO3冷卻到289.8K時凝固得到一種螺旋狀單鏈結構的固體，其結構如下圖1所示。此固態SO3中S原子的雜化軌道類型是_______；該結構中S—O鍵長有兩類，一類鍵長約140pm，另一類鍵長約為160pm，較短的鍵為_________（填圖中字母）。

（3）離子化合物CaC2的一種晶體結構如下圖2所示。寫出該物質的電子式_____。從鈣離子看，屬于____________堆積；一個晶胞含有的π鍵平均有______個。

（4）奧氏體是碳溶解在γ—Fe中形成的一種間隙固溶體，無磁性，其晶胞如上圖3所示，則該物質的化學式為________，若晶體密度為dg/cm3，則晶胞中最近的兩個碳原子的距離為____________________ pm。（阿伏加德羅常數的值用NA表示，寫出計算式即可）。

Answer 1

【答案】 Cu2O 兩物質均為離子化合物，且離子所帶電荷數相同，O2-半徑小于S2-，所以Cu2O的晶格能大，熔點更高 SO3 sp3 a 面心立方 8 FeC

【解析】（1）本題考查軌道式的表示、晶體熔沸點高低判斷，Cu位于第四周期IB族，Cu＋的價電子為第三層的d能級，根據泡利原理和洪特規則，Cu＋價電子軌道式為；Cu2O和Cu2S都屬于離子晶體，晶格能越大，晶體熔沸點越高，晶格能與半徑、所帶電荷數有關，半徑越小、所帶電荷數越多，晶格能越大，Cu2O和Cu2S所帶電荷數相同，S2－的半徑大于O2－的半徑，因此Cu2S的沸點低于Cu2O；（2）本題考查雜化類型判斷，SO2含有的孤電子對為(6－2×2)/2=1，SO3中含有孤電子對為(6－2×3)/2=0，孤電子對之間的斥力>孤電子對－成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對之間斥力，因此SO3鍵角大于SO2鍵角，根據圖1，S有4個σ鍵，無孤電子對，價層電子對數為4，雜化軌道數等于價層電子對數，即雜化類型為sp3；如圖所示，a含有雙鍵的成分，鍵能較大，鍵長較短，另一類為配位鍵，為單鍵，鍵能較小，鍵長較長，即較短的鍵為a；（3）本題考查晶胞，根據圖2，CaC2的電子式為：；根據晶胞的結構，Ca2＋位于頂點和面心，因此屬于面心立方堆積；C22－位于棱上和體心，屬于晶胞的C22－的個數為12×1/4＋1=4，根據CaC2的電子式，兩個碳原子之間有3對電子對，即1個C22－有2個π鍵，即1個晶胞中有2×4=8個π鍵；（4）本題考查晶胞知識，根據圖3，鐵原子位于頂點、面心，個數為8×1/8＋6×1/2=4，碳原子位于棱上和體心，個數為12×1/4＋1=4，因此化學式為FeC，晶胞的質量為4×68/NAg，根據密度的定義，得出晶胞的邊長為cm，根據晶胞的結構，兩個最近的碳原子的距離是面對角線的一半，則兩個最近的碳原子的距離是pm。