Question

【題目】據(jù)《自然·通訊》(Nature Communications)報(bào)道，我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了硒化銅納米催化劑在二氧化碳電化學(xué)還原法生產(chǎn)甲醇過程中催化效率高。銅和硒等元素化合物在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。

請回答下列問題：

(1)基態(tài)硒原子的價(jià)電子排布式為________；硒所在主族元素的簡單氫化物中沸點(diǎn)最低的是________。

(2)電還原法制備甲醇的原理為2CO2+4H2O2CH3OH+3O2。

①寫出該反應(yīng)中由極性鍵構(gòu)成的非極性分子的結(jié)構(gòu)式________；

②標(biāo)準(zhǔn)狀況下，V L CO2氣體含有________個(gè)π鍵。

(3)苯分子中6個(gè)C原子，每個(gè)C原子有一個(gè)2p軌道參與形成大π鍵，可記為(π右下角“6”表示6個(gè)原子，右上角“6”表示6個(gè)共用電子)。已知某化合物的結(jié)構(gòu)簡式為，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，由此推知，該分子中存在大π鍵，可表示為_______，Se的雜化方式為________。

(4)黃銅礦由Cu+、Fe3+、S2-構(gòu)成，其四方晶系晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。則Cu+的配位數(shù)為________；若晶胞參數(shù)a=b=524pm，c=1032pm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，該晶系晶體的密度是________g·cm-3(不必計(jì)算或化簡，列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】4s24p4 H2S或硫化氫 O=C=O π sp2 4 或

【解析】

(1)根據(jù)原子的構(gòu)造原理書寫基態(tài)硒原子的價(jià)電子排布式；根據(jù)同族元素形成的化合物的相對分子質(zhì)量越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，H2O分子之間存在氫鍵，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)最高分析判斷；

(2)①化合物分子中都含有極性鍵，根據(jù)分子的空間構(gòu)型判斷是否屬于非極性分子，并書寫其結(jié)構(gòu)簡式；②先計(jì)算CO2的物質(zhì)的量，然后根據(jù)CO2分子中含有2個(gè)π鍵計(jì)算π鍵個(gè)數(shù)；

(3)根據(jù)化合物中原子個(gè)數(shù)及參與形成化學(xué)鍵的電子數(shù)目書寫大π鍵的表示；

(4)根據(jù)四方晶系CuFeS2晶胞結(jié)構(gòu)所示分析可知亞銅離子形成四個(gè)共價(jià)鍵，硫原子連接兩個(gè)亞鐵離子和兩個(gè)亞銅離子；用均攤方法，結(jié)合晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算一個(gè)晶胞在含有的各種元素的原子個(gè)數(shù)，確定晶胞內(nèi)共CuFeS2的數(shù)目，a=b=0.524nm，c=1.032nm，則晶體的密度=計(jì)算。

(1)Se是34號元素，根據(jù)原子核外電子排布的構(gòu)造原理，可知其核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p4，基態(tài)硒原子的價(jià)電子排布式為4s24p4；硒所在主族元素是第VIA，簡單氫化物化學(xué)式通式是H2X，這些氫化物都是由分子構(gòu)成，分子之間通過分子間作用力結(jié)合，分子間作用力隨相對分子質(zhì)量的增大而增大，分子間作用力越大，克服分子間作用力使物質(zhì)氣化消耗的能量就越高，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)就越高，由于H2O分子之間存在氫鍵，增加了分子之間的吸引力，使其熔沸點(diǎn)在同族元素中最高，故第VIA的簡單氫化物中沸點(diǎn)最低的是H2S；

(2)①在方程式中的三種化合物分子中都存在極性共價(jià)鍵。其中CO2是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子，其空間構(gòu)型為直線型，結(jié)構(gòu)式是O=C=O；

②VL標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2的物質(zhì)的量是n(CO2)=mol，由于在1個(gè)CO2分子中含有2個(gè)π鍵，所以molCO2氣體中含有的π鍵數(shù)目為mol×2×NA/mol=；

(3)已知某化合物的結(jié)構(gòu)簡式為，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，由此推知，該分子中存在大π鍵，根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式可知，形成大π鍵的原子個(gè)數(shù)是5個(gè)，有6個(gè)電子參與成鍵，因此可表示為π，其中Se的雜化方式為sp2；

(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)分析可知，由面心上Cu與2個(gè)S相連，晶胞中每個(gè)Cu原子與4個(gè)S相連，Cu+的配位數(shù)為4；

②晶胞中Fe2+數(shù)目=8×+4×+1=4，Cu+的數(shù)目=6×+4×=4，S2-數(shù)目為8×1=8，所以晶胞內(nèi)共含4個(gè)CuFeS2，a=b=524pm，c=1032pm，則晶體的密度=g/cm3或g/cm3。