Question

【題目】據《自然·通訊》(Nature Communications)報道，我國科學家發現了硒化銅納米催化劑在二氧化碳電化學還原法生產甲醇過程中催化效率高。銅和硒等元素化合物在生產、生活中應用廣泛。

請回答下列問題：

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

(2)電還原法制備甲醇的原理為2CO2+4H2O2CH3OH+3O2。

①寫出該反應中由極性鍵構成的非極性分子的結構式________；

②標準狀況下，V L CO2氣體含有________個π鍵。

(3)苯分子中6個C原子，每個C原子有一個2p軌道參與形成大π鍵，可記為(π右下角“6”表示6個原子，右上角“6”表示6個共用電子)。已知某化合物的結構簡式為，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-構成，其四方晶系晶胞結構如圖所示。則Cu+的配位數為________；若晶胞參數a=b=524pm，c=1032pm，用NA表示阿伏加德羅常數的值，該晶系晶體的密度是________g·cm-3(不必計算或化簡，列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】4s24p4 H2S或硫化氫 O=C=O π sp2 4 或

【解析】

(1)根據原子的構造原理書寫基態硒原子的價電子排布式；根據同族元素形成的化合物的相對分子質量越大，物質的熔沸點越高，H2O分子之間存在氫鍵，物質的熔沸點最高分析判斷；

(2)①化合物分子中都含有極性鍵，根據分子的空間構型判斷是否屬于非極性分子，并書寫其結構簡式；②先計算CO2的物質的量，然后根據CO2分子中含有2個π鍵計算π鍵個數；

(3)根據化合物中原子個數及參與形成化學鍵的電子數目書寫大π鍵的表示；

(4)根據四方晶系CuFeS2晶胞結構所示分析可知亞銅離子形成四個共價鍵，硫原子連接兩個亞鐵離子和兩個亞銅離子；用均攤方法，結合晶胞結構計算一個晶胞在含有的各種元素的原子個數，確定晶胞內共CuFeS2的數目，a=b=0.524nm，c=1.032nm，則晶體的密度=計算。

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

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

②VL標準狀況下CO2的物質的量是n(CO2)=mol，由于在1個CO2分子中含有2個π鍵，所以molCO2氣體中含有的π鍵數目為mol×2×NA/mol=；

(3)已知某化合物的結構簡式為，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，根據結構簡式可知，形成大π鍵的原子個數是5個，有6個電子參與成鍵，因此可表示為π，其中Se的雜化方式為sp2；

(4)根據晶胞結構分析可知，由面心上Cu與2個S相連，晶胞中每個Cu原子與4個S相連，Cu+的配位數為4；

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