Question

用黄铜矿(主要成分是CuFeS₂)生产粗铜的反应原理如下：

(1)已知在反应①、②中均生成相同的气体分子，该气体具有漂白性。请分别写出反应①、②的化学方程式是___________________、__________________。

(2)基态铜原子的核外电子排布式为________，硫、氧元素相比，第一电离能较大的是________。

(3)反应①和②生成的气体分子的中心原子的杂化类型是________，分子的空间构型是________。

(4)某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验，CuSO₄溶液中加氨水生成蓝色沉淀，再加氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O晶体，请解释加入乙醇后析出晶体的原因_______________。

Answer

2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑ 1s22s22p63s23d104s1或[Ar]3d104s1 氧 sp2 V型 乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度

【解析】

(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SO2；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SO2，根据电子守恒、原子守恒配平化学方程式即可；

(2)Cu是29号元素，根据核外电子排布规律书写铜的基态原子价电子排布式；

同一主族的元素，元素的非金属性越强，其第一电离能越大；

(3)由(1)分析知反应①②生成的相同气体分子是SO2，根据价层电子对数及含有的孤电子对判断其空间构型、中心原子的杂化方式；

(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。

(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SO2；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SO2，根据电子守恒、原子守恒，可得反应的化学方程式分别是：2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2；2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑；

(2)Cu是29号元素，原子核外电子数为29，根据构造原理可得基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或写为[Ar]3d104s1；同一主族的元素，元素的非金属性越强，其第一电离能越大。由于元素的非金属性O>S，所以第一电离能较大的是氧；

(3)由(1)分析知反应①②生成的相同气体分子是SO2，SO2中中心S原子的价层电子对数为：2+=3，且S原子上含有一对孤电子对，所以SO2分子的空间构型是V型、中心原子的杂化方式为sp2杂化；

(4)向CuSO4溶液中加氨水生成Cu(OH)2蓝色沉淀和(NH4)2SO4，再向其中加入过量氨水，Cu(OH)2与一水合氨反应产生[Cu(NH3)4]2+，使沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体，这是由于[Cu(NH3)4]SO4·H2O是离子化合物，水是由极性分子构成的溶剂，而乙醇分子的极性相对水来说较小，从而减小溶质的溶解度，因此在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，则会析出深蓝色的晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。