Question

黄铜矿是工业炼铜的原料，含有的主要元素是硫、铁、铜，请回答下列问题。

（l）基态硫原子中核外电子有____种空间运动状态。Fe²⁺的电子排布式是 ___。

（2）液态SO₂可发生白偶电离2SO₂=SO²⁺+SO₃^2-，SO₃^2-的空间构型是 ___，与SO²⁺互为等电子体的分子有____（填化学式，任写一种）。

（3）CuCl熔点为426℃，融化时几乎不导电，CuF的熔点为908℃，沸点1100℃，都是铜（I）的卤化物，熔沸点相差这么大的原因是 ___。

（4）乙硫醇（C₂H₅SH）是一种重要的合成中间体，分子中硫原子的杂化形式是____。乙硫醇的沸点比乙醇的沸点____（填“高”或“低”），原因是____。

（5）黄铜矿主要成分X的晶胞结构及晶胞参数如图所示，X的化学式是 ___，其密度为 ___g／cm³（阿伏加德罗常数的值用N_A表示）。

Answer

16 1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6) 三角锥形 N2或CO CuCl为分子晶体，CuF为离子晶体，离子晶体的熔沸点比分子晶体高 sp3 低 乙醇分子间有氢键，而乙硫醇没有 CuFeS2

【解析】

（1）硫元素为16号元素，核外有16个电子，9个轨道；铁为26号元素，核外有26个电子，失去最外层的2个电子变成Fe2+；

（2）根据SO32-的杂化方式为sp3确定它的空间结构，由等电子体定义确定SO2+的等电子体的分子；

（3）根据两种晶体的性质确定晶体类型；

（4）根据乙硫醇中硫原子的成键特点判断杂化方式，乙醇分子里有氧，可以形成氢键导致沸点比较高；

（5）根据晶胞结构中Cu、Fe、S原子个数计算出化学式，再由有关公式写出晶胞密度的表达式；

根据以上分析进行解答。

（1）基态原子核外有多少个轨道就有多少个空间运动状态。硫原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p4，故硫原子1+1+3+1+3=9个轨道，所以基态硫原子中核外电子有9种空间运动状态；Fe是26号元素，核外有26个电子，铁原子失去最外层的两个电子变成Fe2+，Fe2+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)。

答案为：9；1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)。

（2）SO32-离子中的硫原子有三个化学键，一对孤对电子，属于sp3杂化，空间构型为三角锥形；SO2+有两个原子，总价电子数为10，与SO2+互为等电子体的分子有N2、CO等。

答案为：三角锥形；N2或CO。

（3）由题知CuCl熔点为426℃，融化时几乎不导电，可以确定CuCl为分子晶体，熔沸点比较低，CuF的熔点为908℃，沸点1100℃，确定CuF为离子晶体，熔沸点比较高。

答案为：CuCl为分子晶体，CuF为离子晶体，离子晶体的熔沸点比分子晶体高。

（4）乙硫醇（C2H5SH）里的S除了共用的两对电子外还有两对孤对电子要参与杂化，所以形成的是sp3杂化，乙醇里有电负性较强的氧原子，分子间可以形成氢键，沸点比乙硫醇的沸点高。

答案：sp3；低；乙醇分子间有氢键，而乙硫醇没有。

（5）对晶胞结构分析可知，晶胞中的Cu原子数目=8+4+1=4，Fe原子数目=6+4=4，S原子数目为8， X的化学式中原子个数比为：Cu:Fe:S=1:1:2，所以X的化学式为：CuFeS2。

由图可知晶胞内共含4个“CuFeS2”，据此计算：晶胞的质量=4= ，晶胞的体积V=anmanmbnm=a2•b10-21cm3，所以晶胞的密度== 。

答案为：CuFeS2； 。