Question

黄铜矿是工业冶炼铜的原料，主要成分为 CuFeS₂。试回答下列问题：

(1)基态硫原子核外电子有_____种不同运动状态，能量最高的电子所占据的原子轨道形状为_________。

(2)基态Cu原子的价层电子排布式为_________；Cu、Zn的第二电离能大小I₂(Cu) _________I₂(Zn)(填“>”“<”或“=”)。

(3)SO₂分子中S原子的轨道杂化类型为_________，分子空间构型为_________；与SO₂互为等电子体的分子有_________(写一种)。

(4)Cu(CH₃CN)₄比四氨合铜离子稳定，其配离子中心原子配位数为_________，配位体中σ键与π键个数之比为_________。

(5)请从结构角度解释H₂SO₃的酸性比H₂SO₄酸性弱的原因_________。

(6)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。

若该晶体储氢时，H₂分子在晶胞的体心和棱的中心位置，距离最近的两个H₂分子之间距离为anm。则该晶体的密度为_________g/cm³(列出计算表达式)。

Answer

16 纺锤形 3d104s1 > sp2 V形 O3 4 5∶2 硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，硫酸中心原子硫价态高，易于电离出H+

【解析】

(1)硫元素为16号元素，能量最高的电子为3p电子；(2)Cu为29号元素，Zn为30号元素，Cu的第二电离能失去的是3d电子；(3)SO2分子中S原子的价层电子对数=2+(6-2×2)=3，结合等电子体的概念解答；(4)Cu(CH3CN)4中的中心原子为Cu，配位体为CH3CN，其中σ键有3个C-H、1个C-C和1个C≡N，C≡N中含有π键；(5)同一元素的不同含氧酸中，非羟基氧原子数越大其酸性越强；(6)根据晶体结构，距离最近的两个H2分子之间的距离为晶胞面上对角线长度的一半，晶胞中Mg原子个数是8、Fe原子个数=8×+6×=4，所以其化学式为Mg2Fe。据此分析解答。

(1)硫元素为16号元素，基态硫原子核外电子有16种不同运动状态，能量最高的电子为3p电子，3p电子的原子轨道形状为纺锤形，故答案为：16；纺锤形；

(2)Cu为29号元素，基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1；Zn为30号元素，基态Zn原子的价层电子排布式为3d104s2，Cu的第二电离能失去的是3d电子，失去后不稳定，第二电离能大于Zn的第二电离能，即I2(Cu)＞I2(Zn)，故答案为：3d104s1；＞；

(3)SO2分子中S原子的价层电子对数=2+(6-2×2)=3，轨道杂化类型为sp2，分子的空间构型为V形；与SO2互为等电子体的分子有O3，故答案为：sp2；V形；O3；

(4)Cu(CH3CN)4中的中心原子为Cu，配位数为4；配位体为CH3CN，其中σ键有3个C-H、1个C-C和1个C≡N，共5个σ键，只有C≡N中含有π键，有2个π键，σ键与π键个数之比5∶2，故答案为：4；5∶2；

(5)同一元素的不同含氧酸中，非羟基氧原子数越大其酸性越强，硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，所以H2SO4的酸性大于H2SO3的酸性，故答案为：硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，硫酸中心原子硫价态高，易于电离出H+；

(6)设晶胞的参数为dnm，该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则距离最近的两个H2分子之间的距离为晶胞面上对角线长度的一半，即anm=×d nm，则d=anm=a×10-7cm，该晶胞中Mg原子个数是8、Fe原子个数=8×+6×=4，所以Mg、Fe原子个数之比为8∶4=2∶1，所以其化学式为Mg2Fe，该合金的密度为==g/cm3，故答案为：。