Question

17．CuSO₄在活化閃鋅礦（主要成分是ZnS）方面有重要作用，主要是活化過程中生成CuS、Cu₂S等一系列銅的硫化物活化組分．
（1）Cu²⁺基態(tài)的電子排布式可表示為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹（或[Ar]3d⁹）；
（2）SO₄^2-的空間構(gòu)型為正四面體（用文字描述）；中心原子采用的軌道雜化方式是sp³；寫出一種與SO₄^2-互為等電子體的分子的化學(xué)式：CCl₄或SiCl₄；
（3）向CuSO₄ 溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu （OH）₄]^2-．不考慮空間構(gòu)型，
[Cu（OH）₄]^2-的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為；
（4）資料顯示ZnS為難溶物，在活化過程中，CuSO₄能轉(zhuǎn)化為CuS的原因是在相同溫度下，Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS），或相同溫度下，CuS比ZnS更難溶．
（5）CuS比CuO的熔點(diǎn)低（填高或低），原因是CuO晶格能比CuS大．
（6）閃鋅礦的主要成分ZnS，晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞邊長(zhǎng)為540.0pm，密度為$\frac{\frac{4×（65+32）g/mol\\;}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}}{（540×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=4.1g/（cm）³（列式并計(jì)算），a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離化學(xué)-選修5：有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)子之間的距離為$\frac{270}{\sqrt{1-cos109°28′}}$pm（列式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素符號(hào)，判斷元素原子的核外電子數(shù)，再根據(jù)核外電子排布規(guī)律來寫；
（2）計(jì)算S原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)進(jìn)行判斷；具有相同原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)的微�；シQ為等電子體；
（3）[Cu（OH）₄]^2-中與Cu²⁺與4個(gè)OH^-形成配位鍵；
（4）根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化原理分析；
（5）離子晶體中離子半徑越小，離子所帶電荷越多，離子鍵越強(qiáng)，晶格能越大，熔點(diǎn)越高；
（6）利用均攤法計(jì)算晶胞中含有的硫原子和鋅原子，根據(jù)ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$計(jì)算密度；每個(gè)黑色小球連接4個(gè)白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，兩個(gè)白球之間的距離=270$\sqrt{2}$pm，根據(jù)余弦定理計(jì)算白球和黑球之間的距離．

解答 解：（1）Cu元素為29號(hào)元素，原子核外有29個(gè)電子，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu²⁺基態(tài)的電子排布式可表示為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；
（2）SO₄^2-的價(jià)電子對(duì)數(shù)=$\frac{6+2}{2}$=4，形成四條雜化軌道，S原子的雜化方式為sp³，形成四面體結(jié)構(gòu)，價(jià)電子對(duì)數(shù)=孤電子對(duì)數(shù)+配位原子數(shù)，可知孤電子對(duì)數(shù)為0，所以為正四面體結(jié)構(gòu)；具有相同原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)的微�；シQ為等電子體，所以與SO₄^2-互為等電子體的微粒有SiCl₄等；
故答案為：正四面體；sp³；SiCl₄；
（3））[Cu（OH）₄]^2-中與Cu²⁺與4個(gè)OH^-形成配位鍵，可表示為，
故答案為：；
（4）由沉淀轉(zhuǎn)化原理可知溶度積大的沉淀轉(zhuǎn)化為溶度積小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)，在相同溫度下，Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS），所以ZnS能轉(zhuǎn)化為CuS；
故答案為：在相同溫度下，Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS）；
（5）離子晶體中離子半徑越小，離子所帶電荷越多，離子鍵越強(qiáng)，晶格能越大，熔點(diǎn)越高，CuS與CuO中O^2-比S^2-半徑小，所以CuO的熔點(diǎn)比CuS高；
故答案為：低；CuO晶格能比CuS大；
（6）黑球全部在晶胞內(nèi)部，該晶胞中含有黑球個(gè)數(shù)是4，白球個(gè)數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{4×（65+32）g/mol\\;}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}}{（540×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=4.1g/（cm）³，
每個(gè)黑色小球連接4個(gè)白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，兩個(gè)白球之間的距離=270$\sqrt{2}$pm，設(shè)S^2-離子與Zn²⁺離子之間的距離為x，2x²-2x²cos109°28′=（270$\sqrt{2}$）²，x=$\frac{270}{\sqrt{1-cos109°28′}}$pm；

故答案為：4.1g/（cm）³；$\frac{270}{\sqrt{1-cos109°28′}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了核外電子的排布、分子的空間構(gòu)型、配位鍵、晶胞的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，難度較大，會(huì)利用均攤法計(jì)算晶胞中含有的離子，注意運(yùn)用余弦定理計(jì)算硫離子和鋅離子之間的距離，為難點(diǎn)．