Question

【題目】【化學—選修3：物質結構與性質】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＋基態的電子排布式可表示為 ；

（2）SO42－的空間構型為 (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－。不考慮空間構型，

[Cu(OH)4] 2－的結構可用示意圖表示為 ；

（4）資料顯示ZnS為難溶物，在活化過程中，CuSO4能轉化為CuS的原因是 。

（5）CuS比CuO的熔點 （填高或低），原因是 。

（6）閃鋅礦的主要成分ZnS，晶體結構如下圖所示，其晶胞邊長為540.0pm，密度為________(列式并計算)，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+基態的電子排布式可表示為1s22s22p63s23p63d9；

（2）SO42-的價電子對數=(6+2）/2=4，形成四條雜化軌道，S原子的雜化方式為sp3，形成四面體結構，價電子對數=孤電子對數+配位原子數，可知孤電子對數為0，所以為正四面體結構；具有相同原子數和價電子數的微粒互稱為等電子體，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）由沉淀轉化原理可知溶度積大的沉淀轉化為溶度積小的沉淀容易實現，在相同溫度下，Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS），所以ZnS能轉化為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，晶格能越大，熔點越高，CuS與CuO中O2-比S2-半徑小，所以CuO的熔點比CuS高；

（6）黑球全部在晶胞內部，該晶胞中含有黑球個數是4，白球個數=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，構成正四面體結構，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S2-離子與Zn2+離子之間的距離為x，2x2-2x2cos109°28′=（270×21/2）2，x=pm