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。

銅礦冶煉過程中發生的反應有：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2 ；2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2；2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2

回答下列問題：

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

(2)銅礦冶煉過程中產生的SO2可用于生產硫酸，SO2的空間構型為___________，中心原子的雜化方式為__________。冶煉過程還產生了Cu2S 、Cu2O，其中熔點較高的是______________，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，可以用黃血鹽K4[Fe(CN)6]檢驗Fe3+的存在，1 mol K4[Fe(CN)6]中含有的σ鍵的數目為_______________。

(4)Cu2O晶體的晶胞如圖所示，晶胞的密度為ρ g/cm3，阿伏加德羅常數的值為NA，則Cu原子配位數為__________，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，熔點更高 12NA 2

【解析】

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

(2) 根據VSEPR理論， SO2中S的價電子對數為=2+=3；離子晶體熔沸點與晶格能成正比，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，據此分析解答；

(4)白球的數目=8×+1=2，黑球的數目=4，說明白球為O，黑球為Cu，根據晶胞結構判斷Cu原子的配位數；根據晶胞結構圖，最近的兩個O原子之間的距離為晶胞體對角線的一半，結合晶胞的密度為ρ g/cm3，首先計算晶胞的體積，再求出晶胞的邊長，據此解答。

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

(2) 根據VSEPR理論，對于SO2，價電子對數為=2+=3，根據雜化軌道理論，S原子的雜化方式為sp2，空間構型為V形；離子晶體熔沸點與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比，因為氧離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，數目為12NA，故答案為：12NA；

(4)根據晶胞結構，白球的數目=8×+1=2，黑球的數目=4，根據化學式Cu2O可知，白球為O，黑球為Cu，在每個銅原子周圍有2個O原子，即Cu原子配位數為2；1個晶胞的質量=g，晶胞的密度為ρ g/cm3，則晶胞的體積=cm3=cm3，晶胞的邊長= cm，根據晶胞結構圖，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。