Question

3．近年來，科學家新發(fā)現(xiàn)了一些含有碳、氮、硫、銅元素的物質，回答下列問題．

（1）電負性：C＜N（填“＞”或“＜”）．
（2）圖a是某種銅鹽配合物的結構，基態(tài)銅原子的價電子排布式為3d¹⁰4s¹，該配合物中銅元素的價態(tài)為+2．
（3）新的星際分子氰基辛四炔的結構為：H-C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-C≡N，氰基辛四炔分子的構型為直線型；分子中σ鍵與π鍵數目之比為1：1．
（4）C₆₀晶體（圖b）中與每個C₆₀緊鄰的C₆₀分子有12個；C₆₀易溶于CS₂溶劑中，原因是都是非極性分子，相似相溶；設C₆₀晶胞邊長為a pm，則C₆₀晶體密度為$\frac{288}{{{N}_{A}a}^{3}×1{0}^{-31}}$g•cm^-3．
（5）卟吩分子內存在氫鍵，在圖c中用（…）畫出氫鍵結構．
（6）寫出圖d中表示物質的化學式CuFeS₂，該物質煅燒可冶煉銅，同時產生氧化亞鐵，氧化鐵和二氧化硫，且生成的氧化亞鐵與氧化鐵的物質的量之比為2：1，請寫出反應的化學方程式8CuFeS₂+25O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂+8CuO．

Answer 1

分析 （1）根據元素周期律，同一周期元素從左向右，電負性逐漸增大；
（2）銅是29號元素，根據能量最低原理寫核外電子排布式，根據銅與氮的成鍵情況判斷銅的化合價；
（3）氰基辛四炔的結構可以看成是由若干個乙炔的結構形成的，而乙炔所以原子都在一條件直線上，根據氰基辛四炔的結構可知分子中有4個碳碳三鍵、一個碳氮三鍵和5個單鍵，據此判斷；
（4）C₆₀晶體（圖b）為面心立方結構，即C₆₀分子分布在立方體的頂點和面心上，根據相似相溶原理解釋C₆₀易溶于CS₂溶劑中，根據$ρ=\frac{m}{V}$計算晶體的密度；
（5）卟吩分子內氫鍵存在于氮原子和連在氮原子上的氫原子之間；
（6）根據均攤法計算出每個晶胞中含有的各原子數，進而確定化學式，根據元素守恒和電子得失守恒寫化學方程式；

解答 解：（1）根據元素周期律，同一周期元素從左向右，電負性逐漸增大，所以電負性C＜N，
故答案為：＜；
（2）銅是29號元素，銅原子的核外價電子排布式為3d¹⁰4s¹，根據圖a可知，銅的配位數為4，所以銅的化合價為+2價，
故答案為：3d¹⁰4s¹；+2；
（3）氰基辛四炔的結構可以看成是由若干個乙炔的結構形成的，而乙炔所以原子都在一條件直線上，所以氰基辛四炔的分子是直線型，根據氰基辛四炔的結構可知分子中有4個碳碳三鍵、一個碳氮三鍵和5個單鍵，每個三鍵中有兩個π鍵和一個σ鍵，所以分子中σ鍵與π鍵數目之比為1：1，
故答案為：直線型；1：1；
（4）C₆₀晶體（圖b）為面心立方結構，即C₆₀分子分布在立方體的頂點和面心上，每個C₆₀緊鄰的C₆₀分子有12個，C₆₀、CS₂都是非極性分子，根據相似相溶原理可知，C₆₀易溶于CS₂溶劑中，在C₆₀晶胞中，C₆₀分子數為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×12×60}{{N}_{A}}g}{（apm）^{3}}$=$\frac{288}{{{N}_{A}a}^{3}×1{0}^{-31}}$g•cm^-3，
故答案為：12；都是非極性分子，相似相溶；$\frac{288}{{{N}_{A}a}^{3}×1{0}^{-31}}$；
（5）卟吩分子內氫鍵存在于氮原子和連在氮原子上的氫原子之間，如圖，
故答案為：；
（6）根據均攤法可知，結構晶胞圖可知，每個晶胞中含有的銅原子數為$8×\frac{1}{8}+4×\frac{1}{2}+1$=4，鐵原子數為4×$\frac{1}{4}+6×\frac{1}{2}$=4，硫原子數為8，所以化學式為CuFeS₂，該物質煅燒冶煉銅的化學方程式為8CuFeS₂+25O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂+8CuO，
故答案為：CuFeS₂；8CuFeS₂+25O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂+8CuO；

點評 本題主要考查了電負性、核外電子排布、化學鍵、晶胞的結構、晶胞的計算等知識，難度較大，答題時注意觀察晶胞的結構圖．