Question

3．近年来，科学家新发现了一些含有碳、氮、硫、铜元素的物质，回答下列问题．

（1）电负性：C＜N（填“＞”或“＜”）．
（2）图a是某种铜盐配合物的结构，基态铜原子的价电子排布式为3d¹⁰4s¹，该配合物中铜元素的价态为+2．
（3）新的星际分子氰基辛四炔的结构为：H-C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-C≡N，氰基辛四炔分子的构型为直线型；分子中σ键与π键数目之比为1：1．
（4）C₆₀晶体（图b）中与每个C₆₀紧邻的C₆₀分子有12个；C₆₀易溶于CS₂溶剂中，原因是都是非极性分子，相似相溶；设C₆₀晶胞边长为a pm，则C₆₀晶体密度为$\frac{288}{{{N}_{A}a}^{3}×1{0}^{-31}}$g•cm^-3．
（5）卟吩分子内存在氢键，在图c中用（…）画出氢键结构．
（6）写出图d中表示物质的化学式CuFeS₂，该物质煅烧可冶炼铜，同时产生氧化亚铁，氧化铁和二氧化硫，且生成的氧化亚铁与氧化铁的物质的量之比为2：1，请写出反应的化学方程式8CuFeS₂+25O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂+8CuO．

Answer 1

分析 （1）根据元素周期律，同一周期元素从左向右，电负性逐渐增大；
（2）铜是29号元素，根据能量最低原理写核外电子排布式，根据铜与氮的成键情况判断铜的化合价；
（3）氰基辛四炔的结构可以看成是由若干个乙炔的结构形成的，而乙炔所以原子都在一条件直线上，根据氰基辛四炔的结构可知分子中有4个碳碳三键、一个碳氮三键和5个单键，据此判断；
（4）C₆₀晶体（图b）为面心立方结构，即C₆₀分子分布在立方体的顶点和面心上，根据相似相溶原理解释C₆₀易溶于CS₂溶剂中，根据$ρ=\frac{m}{V}$计算晶体的密度；
（5）卟吩分子内氢键存在于氮原子和连在氮原子上的氢原子之间；
（6）根据均摊法计算出每个晶胞中含有的各原子数，进而确定化学式，根据元素守恒和电子得失守恒写化学方程式；

解答 解：（1）根据元素周期律，同一周期元素从左向右，电负性逐渐增大，所以电负性C＜N，
故答案为：＜；
（2）铜是29号元素，铜原子的核外价电子排布式为3d¹⁰4s¹，根据图a可知，铜的配位数为4，所以铜的化合价为+2价，
故答案为：3d¹⁰4s¹；+2；
（3）氰基辛四炔的结构可以看成是由若干个乙炔的结构形成的，而乙炔所以原子都在一条件直线上，所以氰基辛四炔的分子是直线型，根据氰基辛四炔的结构可知分子中有4个碳碳三键、一个碳氮三键和5个单键，每个三键中有两个π键和一个σ键，所以分子中σ键与π键数目之比为1：1，
故答案为：直线型；1：1；
（4）C₆₀晶体（图b）为面心立方结构，即C₆₀分子分布在立方体的顶点和面心上，每个C₆₀紧邻的C₆₀分子有12个，C₆₀、CS₂都是非极性分子，根据相似相溶原理可知，C₆₀易溶于CS₂溶剂中，在C₆₀晶胞中，C₆₀分子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×12×60}{{N}_{A}}g}{（apm）^{3}}$=$\frac{288}{{{N}_{A}a}^{3}×1{0}^{-31}}$g•cm^-3，
故答案为：12；都是非极性分子，相似相溶；$\frac{288}{{{N}_{A}a}^{3}×1{0}^{-31}}$；
（5）卟吩分子内氢键存在于氮原子和连在氮原子上的氢原子之间，如图，
故答案为：；
（6）根据均摊法可知，结构晶胞图可知，每个晶胞中含有的铜原子数为$8×\frac{1}{8}+4×\frac{1}{2}+1$=4，铁原子数为4×$\frac{1}{4}+6×\frac{1}{2}$=4，硫原子数为8，所以化学式为CuFeS₂，该物质煅烧冶炼铜的化学方程式为8CuFeS₂+25O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂+8CuO，
故答案为：CuFeS₂；8CuFeS₂+25O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂+8CuO；

点评 本题主要考查了电负性、核外电子排布、化学键、晶胞的结构、晶胞的计算等知识，难度较大，答题时注意观察晶胞的结构图．