Question

目前半导体的生产展开了一场“铜芯片”革命--在硅芯片上用铜丝代替铝布线，古老的金属铜在现代科技的应用上取得了新的突破，用黄铜矿（主要成分是CuFeS₂）生产粗铜的反应原理如下：
CuFeS₂

O2

800℃

Cu₂S

O2

△①

Cu₂O

Cu2S

△②

Cu
（1）写出反应的化学方程式：

 

写出反应②的化学方程式：

 

假如上述各步都能完全反应，1000t含杂质8%的黄铜矿最多可得到含铜96%的粗铜质量为

 

（2）基态铜原子的价电子排布式为

 

．硫、氧元素相比，第一电离能较大的是

 

．
（3）在反应①、②中均有相同的气体分子生成，该分子的中心原子的杂化类型是

 

；其立体结构是

 

．
（4）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验：

深蓝色溶液中的阳离子内存在的化学键类型有共价键和配位键．向此溶液中加入乙醇后可观察到析出深蓝色的晶体，该晶体的化学式为

 

．
（5）氧化铜的晶胞结构如图所示，若该晶胞的边长为acm．则该氧化物的密度为

 

g?cm³（用N_A表示阿伏加德罗常数的值）

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,配合物的成键情况,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：

分析：（1）由题给信息知反应①是Cu₂S和O₂反应生成Cu₂O的反应，由于Cu元素的化合价不变，O元素的化合价降低，则S元素的化合价一定升高，结合所学知识知道生成的物质为二氧化硫．化学方程式为同理，反应②是Cu₂O和Cu₂S反应生成Cu的反应，Cu元素的化合价降低，元素S的化合价升高生成二氧化硫，知道了反应物和生成物，配平化学方程式即可；
（2）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，根据核外电子排布规律书写铜的基态原子价电子排布式；
同主族元素第一电离能自上而下逐渐减小；
（3）由（1）分析知反应①②生成的相同气体分子是SO₂，SO₂中价层电子对个数=2+

1

2

（6-2×2）=3，且含有一个孤电子对，所以其空间构型是V型，S原子采用sp²杂化；
（4）[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，向溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体[Cu（NH₃）₄]SO₄；
（5）由均摊法计算氧化亚铜晶胞中Cu原子和O原子的数目，根据密度计算公式ρ=

m

V

计算即可．

解答： 解：（1）由题给信息知反应①是Cu₂S和O₂反应生成Cu₂O的反应，由于Cu元素的化合价不变，O元素的化合价降低，则S元素的化合价一定升高，结合所学知识知道生成的物质为二氧化硫．化学方程式为2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂；
反应②是Cu₂O和Cu₂S反应生成Cu的反应，Cu元素的化合价降低，元素S的化合价升高生成二氧化硫，化学方程式为2Cu₂O+Cu₂S═6Cu+SO₂；
由CuFeS₂

O2

800℃

Cu₂S

O2

△①

Cu₂O

Cu2S

△②

Cu，根据Cu元素守恒，可得出1molCuFeS₂生成1molCu，设制得粗铜质量为m，则
   CuFeS₂--Cu，
  184t      64t
1000t×8%   m×96%
64t×1000t×8%=184t×m×96%
解得m=29.0t；
故答案为：2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S═6Cu+SO₂；29.0t；
（2）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，铜的基态原子价电子电子排布式3d¹⁰4s¹，同主族元素第一电离能自上而下逐渐减小，所以第一电离能较大的是氧；
故答案为：3d¹⁰4s¹；氧；
（3）由（1）分析知反应①②生成的相同气体分子是SO₂，SO₂中价层电子对个数=2+

1

2

（6-2×2）=3，所以S原子采用sp²杂化，由于含有一个孤电子对，其空间构型是V型；
故答案为：sp²；V型；
（4）向深蓝色透明溶液加入乙醇，由于[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，所以会析出深蓝色的晶体：Cu（NH₃）₄SO₄?H₂O；
故答案为：Cu（NH₃）₄SO₄?H₂O；
（5）O原子在晶胞的顶点和体心，故O原子数=8×

1

8

+1=2，Cu原子全部在体心，故Cu原子数=4，即一个氧化亚铜晶胞中有2个O原子和4个Cu原子，则该氧化物的密度ρ=

m

V

=

64g/mol×4+32g/mol×2 NA

a3

=

320

a3?NA

cm3．
故答案为：

320

a3?NA

．

点评：本田考查了晶胞的计算、核外电子排布、杂化轨道方式以及分子构型和配合物的内容，综合性较强，难度中等，利用均摊法计算晶胞的组成．