Question

4．用黃銅礦（主要成分是CuFeS₂）生產(chǎn)粗銅的反應(yīng)原理如圖1：

（1）已知在反應(yīng)①、②中均生成相同的氣體分子，該氣體具有漂白性．請分別寫出反應(yīng)①、②的化學(xué)方程式是2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂ 、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑．
（2）基態(tài)銅原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，硫、氧元素相比，第一電離能較大的是氧．
（3）反應(yīng)①和②生成的氣體分子的中心原子的雜化類型是sp²，分子的空間構(gòu)型是V形．
（4）某學(xué)生用硫酸銅溶液與氨水做了一組實驗，CuSO₄溶液中加氨水生成藍色沉淀，再加氨水沉淀溶解，得到深藍色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O晶體，請解釋加入乙醇后析出晶體的原因乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而降低溶質(zhì)的溶解度；在該晶體中存在化學(xué)鍵的種類有離子鍵、共價鍵、配位�。�
（5）Cu₂O的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，該晶胞的邊長為acm，則Cu₂O的密度為$\frac{320}{{a}^{3}•{N}_{A}}$g•cm^-3（用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值）．

Answer 1

分析 （1）由題給信息知反應(yīng)①是Cu₂S和O₂反應(yīng)生成Cu₂O的反應(yīng)，由于Cu元素的化合價不變，O元素的化合價降低，則S元素的化合價一定升高，結(jié)合所學(xué)知識知道生成的物質(zhì)為二氧化硫．化學(xué)方程式為同理，反應(yīng)②是Cu₂O和Cu₂S反應(yīng)生成Cu的反應(yīng)，Cu元素的化合價降低，元素S的化合價升高生成二氧化硫，知道了反應(yīng)物和生成物，配平化學(xué)方程式即可；
（2）Cu是29號元素，原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫銅的基態(tài)原子價電子排布式；
同主族元素第一電離能自上而下逐漸減��；
（3）由（1）分析知反應(yīng)①②生成的相同氣體分子是SO₂，SO₂中價層電子對個數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，且含有一個孤電子對，所以其空間構(gòu)型是V型，S原子采用sp²雜化；
（4）根據(jù)相似相容原理判斷；陰陽離子存在離子鍵，非金屬元素間易形成共價鍵，配合物中存在配位鍵；
（5）由均攤法計算氧化亞銅晶胞中Cu原子和O原子的數(shù)目，根據(jù)密度計算公式$ρ=\frac{m}{V}$計算即可．

解答 解：（1）由題給信息知反應(yīng)①是Cu₂S和O₂反應(yīng)生成Cu₂O的反應(yīng)，由于Cu元素的化合價不變，O元素的化合價降低，則S元素的化合價一定升高，結(jié)合所學(xué)知識知道生成的物質(zhì)為二氧化硫．化學(xué)方程式為2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂ ；
反應(yīng)②是Cu₂O和Cu₂S反應(yīng)生成Cu的反應(yīng)，Cu元素的化合價降低，元素S的化合價升高生成二氧化硫，化學(xué)方程式為2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
故答案為：2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂ ；2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
（2）Cu是29號元素，原子核外電子數(shù)為29，銅的基態(tài)原子核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，同主族元素第一電離能自上而下逐漸減小，所以第一電離能較大的是氧；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；氧；
（3）由（1）分析知反應(yīng)①②生成的相同氣體分子是SO₂，SO₂中價層電子對個數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，所以S原子采用sp²雜化，由于含有一個孤電子對，其空間構(gòu)型是V型；
故答案為：sp²；V型；
（4）在水中得到深藍色透明溶液，加入乙醇析出晶體，說明在乙醇中溶解性降低，根據(jù)相似相溶分析：乙醇分子極性弱于水的極性，在乙醇中溶解度降低；[Cu（NH₃）₄]SO₄中硫酸根離子和[Cu（NH₃）₄]²⁺存在離子鍵，N原子和銅原子之間存在配位鍵，NH₃中H和N之間存在共價鍵，所以[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化學(xué)鍵有共價鍵、離子鍵、配位鍵；
故答案為：乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而降低溶質(zhì)的溶解度；共價鍵、離子鍵、配位鍵；
（5）O原子在晶胞的頂點和體心，故O原子數(shù)=$8×\frac{1}{8}+1$=2，Cu原子全部在體心，故Cu原子數(shù)=4，即一個氧化亞銅晶胞中有2個O原子和4個Cu原子，則該氧化物的密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{64g/mol×4+32g/mol×2}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$=$\frac{320}{{a}^{3}•{N}_{A}}$．
故答案為：$\frac{320}{{a}^{3}•{N}_{A}}$．

點評 本題考查較為全面，涉及到化學(xué)方程式的書寫、電子排布式、分子空間構(gòu)型、雜化類型的判斷以及有關(guān)晶體的計算，但解題具有較強的方法性和規(guī)律性，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)如何書寫電子排布式，如何判斷分子空間構(gòu)型以及有關(guān)晶體計算等方法．