Question

3．黄铜矿（CuFeS₂）是炼铜的最主要矿物，在野外很容易被误会为黄金，又称愚人金．

（1）火法冶炼黄铜矿的过程中，利用了Cu₂O与Cu₂S反应生成Cu单质，反应的化学方程式是2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑．
（2）S位于周期表中ⅥA族，该族元素氢化物中，H₂Te比H₂S沸点高的原因是两者均为分子晶体且结构相似，H₂Te相对分子质量比H₂S大，分子间作用力更强，H₂O比H₂Te沸点高的原因是两者均为分子晶体，H₂O分子中存在氢键．
（3）S有+4和+6两种价态的氧化物，回答下列问题：
①下列关于气态SO₃和SO₂的说法中，正确的是AD．
A．中心原子的价层电子对数目相等             B．都是极性分子
C．中心原子的孤对电子数目相等               D．都含有极性键
②将纯液态SO₃冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图1，此固态SO₃中S原子的杂化轨道类型是sp³．
（4）Cu有+1和+2两种价态的化合物，回答下列问题：
①Cu⁺的价层电子排布为3d¹⁰，Cu²⁺有1个未成对电子．
②新制的Cu（OH）₂能够溶解于过量浓碱溶液中，反应的离子方程式是Cu（OH）₂+2OH^-=[Cu（OH）₄]^2-．
（5）CuFeS₂的晶胞如图2所示，晶胞参数a=0.524nm，c=1.032nm；CuFeS₂的晶胞中每个Cu原子与4个S原子相连，列式计算晶体密度 ρ=$\frac{4×184g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}×（0.524×1{0}^{-7}cm）^{2}×1.032×1{0}^{-7}cm}$ g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）Cu₂O与Cu₂S反应生成Cu单质，还生成二氧化硫；
（2）S的原子结构有3个电子层，最外层电子数为6，H₂Te、H₂S中相对分子质量大的沸点高，而水中含氢键；
（3）①SO₃中价电子对为3，没有孤对电子，为平面三角形；而SO₂中价电子数为3，孤对电子数为1，为V型；
②图1中固态SO₃中S原子形成4个共价单键；
（4）①Cu的原子序数为29，价电子为3d¹⁰4s¹，Cu²⁺中3d轨道上有9个电子；
②新制的Cu（OH）₂能够溶解于过量浓碱溶液，生成络离子；
（5）由面心上Cu与2个S相连，晶胞中每个Cu原子与4个S相连；结合ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）Cu₂O与Cu₂S反应生成Cu单质，还生成二氧化硫，反应为2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，故答案为：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
（2）S的原子结构有3个电子层，最外层电子数为6，位于第ⅥA族，H₂Te、H₂S中相对分子质量大的沸点高，则H₂Te沸点高，H₂O比H₂Te沸点高的原因是两者均为分子晶体，H₂O分子中存在氢键，
故答案为：ⅥA；两者均为分子晶体且结构相似，H₂Te相对分子质量比H₂S大，分子间作用力更强；两者均为分子晶体，H₂O分子中存在氢键；
（3）①SO₃中价电子对为3，没有孤对电子，为平面三角形；而SO₂中价电子数为3，孤对电子数为1，为V型，则
A．中心原子的价层电子对数目相等，故A正确；             
B．三氧化硫是非极性分子，故B错误；
C．中心原子的孤对电子数目不等，故C错误；               
D．都含有S与O之间的极性键，故D正确；
故答案为：AD；
②图1中固态SO₃中S原子形成4个共价单键，的杂化轨道类型是sp³，故答案为：sp³；
（4）①Cu的原子序数为29，价电子为3d¹⁰4s¹，Cu⁺的价层电子排布为3d¹⁰，Cu²⁺中3d轨道上有9个电子，只有1个单电子，故答案为：3d¹⁰；1；
②新制的Cu（OH）₂能够溶解于过量浓碱溶液，生成络离子，反应的离子方程式是为Cu（OH）₂+2OH^-=[Cu（OH）₄]^2-，故答案为：Cu（OH）₂+2OH^-=[Cu（OH）₄]^2-；
（5）由面心上Cu与2个S相连，晶胞中每个Cu原子与4个S相连；8个S均在体内，由化学式为CuFeS₂，则含晶胞质量为$\frac{4×184g/mol}{{N}_{A}}$，晶胞参数a=0.524nm，c=1.032nm，体积为（0.524×10^-7cm）²×1.032×10^-7cm，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×184g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}×（0.524×1{0}^{-7}cm）^{2}×1.032×1{0}^{-7}cm}$g•cm^-3，
故答案为：4；$\frac{4×184g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}×（0.524×1{0}^{-7}cm）^{2}×1.032×1{0}^{-7}cm}$．

点评 本题考查晶胞计算及杂化等，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，把握物质结构与性质、晶胞结构及计算等为解答该题的关键，题目难度较大．