Question

【题目】黄铜矿（CuFeS2）是炼铜的最主要矿物。火法冶炼黄铜矿的过程中，其中一步反应是；2Cu2O+ Cu2S6Cu+SO2。回答下列问题。

（1）Cu+的价电子轨道表示式为__________________；Cu2O与Cu2S比较，熔点较高的是_______，原因为_____________________________________。

（2）SO2与SO3的键角相比，键角更大的是____________。将纯液态SO3冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如下图1所示。此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是_______；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为_________（填图中字母）。

（3）离子化合物CaC2的一种晶体结构如下图2所示。写出该物质的电子式_____。从钙离子看，属于____________堆积；一个晶胞含有的π键平均有______个。

（4）奥氏体是碳溶解在γ—Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞如上图3所示，则该物质的化学式为________，若晶体密度为dg/cm3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为____________________ pm。（阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出计算式即可）。

Answer 1

【答案】 Cu2O 两物质均为离子化合物，且离子所带电荷数相同，O2-半径小于S2-，所以Cu2O的晶格能大，熔点更高 SO3 sp3 a 面心立方 8 FeC

【解析】（1）本题考查轨道式的表示、晶体熔沸点高低判断，Cu位于第四周期IB族，Cu＋的价电子为第三层的d能级，根据泡利原理和洪特规则，Cu＋价电子轨道式为；Cu2O和Cu2S都属于离子晶体，晶格能越大，晶体熔沸点越高，晶格能与半径、所带电荷数有关，半径越小、所带电荷数越多，晶格能越大，Cu2O和Cu2S所带电荷数相同，S2－的半径大于O2－的半径，因此Cu2S的沸点低于Cu2O；（2）本题考查杂化类型判断，SO2含有的孤电子对为(6－2×2)/2=1，SO3中含有孤电子对为(6－2×3)/2=0，孤电子对之间的斥力>孤电子对－成键电子对之间的斥力>成键电子对之间斥力，因此SO3键角大于SO2键角，根据图1，S有4个σ键，无孤电子对，价层电子对数为4，杂化轨道数等于价层电子对数，即杂化类型为sp3；如图所示，a含有双键的成分，键能较大，键长较短，另一类为配位键，为单键，键能较小，键长较长，即较短的键为a；（3）本题考查晶胞，根据图2，CaC2的电子式为：；根据晶胞的结构，Ca2＋位于顶点和面心，因此属于面心立方堆积；C22－位于棱上和体心，属于晶胞的C22－的个数为12×1/4＋1=4，根据CaC2的电子式，两个碳原子之间有3对电子对，即1个C22－有2个π键，即1个晶胞中有2×4=8个π键；（4）本题考查晶胞知识，根据图3，铁原子位于顶点、面心，个数为8×1/8＋6×1/2=4，碳原子位于棱上和体心，个数为12×1/4＋1=4，因此化学式为FeC，晶胞的质量为4×68/NAg，根据密度的定义，得出晶胞的边长为cm，根据晶胞的结构，两个最近的碳原子的距离是面对角线的一半，则两个最近的碳原子的距离是pm。