Question

以黄铜矿（主要成分为铁、铜、硫三种元素组成的化合物）为基本原料，通过一系列的冶炼可得到铜、铁、SO₂、SO₃、H₂SO₄等物质，回答下列问题：

（1）基态铁原子价层电子排布式为____________，基态硫原子的核外电子共有_______种不同的能量。硫元素所在周期的非金属元素第一电离能由大到小的顺序为__________。

（2）SO₂、SO₃、H₂SO₄中，硫原子的杂化轨道类型为sp³的物质是________，SO₂的分子构型是____________，属于非极性分子的氧化物是___________。

（3）在溶液中Cu²⁺易与水形成［Cu(H₂O)₆］²⁺而显蓝色，向相应的溶液中加入足量的氨水可得到［Cu(NH₃)₄(H₂O)₂］²⁺，则［Cu(NH₃)₄(H₂O)₂］²⁺中Cu²⁺的配位数是________________，氧铜配位键与氮铜配位键相比，较稳定的是___________________。

（4）氧化铜的熔点为1326℃、沸点为1800℃；氧化亚铜的熔点为1235℃、沸点为1100℃，试解释导致这种差异最可能的原因是___________。

（5）由铁、铜、硫形成的某种化合物的晶胞是一个长方体，结构如图所示，则该化合物的化学式为____________。若晶体密度为dg·cm^﹣3，则晶胞的高h=_______pm（写出简化后的计算式即可）。

Answer

3d64s2 5 Ar＞Cl＞P＞S＞Si H2SO4 V形 SO3 6 氮铜配位键 CuO中的离子键强于Cu2O中的离子键 CuFeS2

【解析】

（1）铁是26号元素，其基态原子价层电子排布为：3d64s2。电子的能量是由能层、能级两种因素所决定的，基态硫原子的电子占据了5个能层，故其电子共有5种不同的能量。同一周期从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但磷由于3p轨道为半充满结构，故其第一电离能大于硫，故有Ar＞Cl＞P＞S＞Si。

（2）SO2、SO3、H2SO4三种分子中，硫原子的孤电子对数分别为1、0、0，σ键键数分别为2个、3个、4个，故杂化轨道类型分别为sp2、sp2、sp3，SO2分子是V形分子、SO3分子属于非极性分子。

（3）在[Cu(H2O)6]2+转化为[Cu(NH3)4(H2O)2]2+的过程中，一部分NH3代替了H2O，故氧铜配位键更稳定，其中［Cu(NH3)4(H2O)2］2+中Cu2+的配位数是6。

（4）两种铜的氧化物均属于离子晶体，CuO中的铜离子带两个单位的正电荷而Cu2O中的铜离子只带一个单位的正电荷，CuO中的离子键强于Cu2O中的离子键，从而导致其熔点较高。

（5）晶胞中8个硫原子位于晶胞的内部，铜原子有6个位于面上、4个位于棱上，铜原子数目 = 6×+4×=4，铁原子有4个位于面上、1个位于内部、8个位于顶点上，铁原子数目 = 4×+1+8×=4，晶体中Cu、Fe、S原子数目之比 = 4:4:8 = 1:1:2，故该晶体的化学式为：CuFeS2。一个晶胞中含有4个“CuFeS2”，故晶胞质量 =，晶胞体积 =，故有，所以h==pm。