Question

【題目】【化學(xué)—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】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 ；

（2）SO42－的空間構(gòu)型為 (用文字描述)；中心原子采用的軌道雜化方式是 ；寫出一種與SO42－互為等電子體的分子的化學(xué)式： ；

（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 。

（5）CuS比CuO的熔點(diǎn) （填高或低），原因是 。

（6）閃鋅礦的主要成分ZnS，晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其晶胞邊長為540.0pm，密度為________(列式并計(jì)算)，a位置S2－離子與b位置Zn2＋離子之間的距離為______________pm(列式表示)。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)；（2）正四面體 ；sp3 ；CCl4或SiCl4；

（3） ；

（4）在相同溫度下，Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)，或相同溫度下，CuS 比ZnS更難溶；

（5）低 ，CuO晶格能比CuS大 ；

（6） ；

【解析】

試題分析：（1）Cu元素為29號元素，原子核外有29個電子，核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d104s1，Cu2+基態(tài)的電子排布式可表示為1s22s22p63s23p63d9；

（2）SO42-的價電子對數(shù)=(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)，價電子對數(shù)=孤電子對數(shù)+配位原子數(shù)，可知孤電子對數(shù)為0，所以為正四面體結(jié)構(gòu)；具有相同原子數(shù)和價電子數(shù)的微�；シQ為等電子體，所以與SO42-互為等電子體的微粒有SiCl4等；

（3） [Cu（OH）4]2-中與Cu2+與4個OH-形成配位鍵，可表示為

；

（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；

（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O2-比S2-半徑小，所以CuO的熔點(diǎn)比CuS高；

（6）黑球全部在晶胞內(nèi)部，該晶胞中含有黑球個數(shù)是4，白球個數(shù)=1/8×8+1/2×6=4，ρ=(M/NA)/V=[4×(65+32)/ 6.02×1023]/ 540×1010=4.1g/（cm）3，每個黑色小球連接4個白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，兩個白球之間的距離=270×21/2pm，設(shè)S2-離子與Zn2+離子之間的距離為x，2x2-2x2cos109°28′=（270×21/2）2，x=pm