高中 | 杂化轨道理论 题目答案及解析

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选修三

第二章 分子结构与性质

第二节 分子的立体结构

杂化轨道理论

黄铜矿是主要的炼铜原料,$\rm CuFeS_{2}$是其中铜的主要存在形式。回答下列问题:

基态$\rm Cu$原子的价层电子的轨道表达式为                

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$\rm Cu$ 元素的原子序数为$\rm 29$,基态$\rm Cu$原子的价层电子的轨道表达式为

在较低温度下$\rm CuFeS_{2}$与浓硫酸作用时,有少量臭鸡蛋气味的气体$\rm H_{2}S$产生。

$\rm H_{2}S$分子的立体构型是                ,中心原子杂化类型为                ,属于                 $\rm ($填极性"或“非极性”$\rm )$分子。

$\rm H_{2}S$分子量比水大,沸点却比水低,主要原因是                

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$\\rm V$形;$\\rm sp^{3}$;极性;水分子间存在氢键

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$\rm H_{2}S$分子的中心原子硫原子的价层电子对数为$\rm 2+\dfrac{\text{1}}{\text{2}}\rm \times (6-2\times 1)=4$,有$\rm 2$对孤电子对,$\rm S$原子采取$\rm sp^{3}$杂化,立体构型是$\rm V$形,属于极性分子;

$\rm H_{2}O$$\rm O$元素的电负性较强, $\rm H_{2}O$分子之间存在氢键,而$\rm H_{2}S$分子之间无氢键,所以$\rm H_{2}S$分子量比水大,但沸点却比水低;

$\rm CuFeS_{2}$与氧气反应生成$\rm SO_{2}$$\rm SO_{2}$中心原子的价层电子对数为                ,键角                $\rm 120^\circ($填“$\rm \gt $”或“$\rm =$”或“$\rm \lt $"$\rm )$,原因是                

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$\\rm 3$$\\rm \\lt $$\\rm SO_{2}$$\\rm 1$对孤电子对,孤电子对与成键电子之间的斥力大于成键电子间的斥力

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$\rm SO_{2}$中心原子的价层电子对数为$2+\dfrac{6-2\times 2}{2}=3$,有$\rm 1$对孤电子对,分子空间构型是$\rm V$形,由于存在孤电子对,而孤电子对与成键电子之间的斥力大于成键电子间的斥力,所以键角小于$\rm 120^\circ$

$\rm CuFeS_{2}$晶胞结构如图所示。

$\rm Cu$的配位数为                

②已知:晶胞为长方体,三个边长分别为$a\;\rm nm$$b\;\rm nm$$c\;\rm nm$$N\rm _{A}$为阿伏加德罗常数,$\rm CuFeS_{2}$晶体的密度                $\rm g·cm^{-3}($列出计算式$\rm )$$\rm (1\;\rm nm=10^{-9}\;\rm m)$

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$\\rm 4$$\\dfrac{{4}\\times {64+4}\\times {56+8}\\times {32}}{{abc}{{{N}}_{\\rm {A}}}\\times {1}{{{0}}^{{-21}}}}$

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①由晶胞结构可知,晶体中每个 $\rm Cu$$\rm 4$$\rm S$相连,所以$\rm Cu$的配位数为$\rm 4$

②晶胞中$\rm Cu$个数为$\rm 6\times \dfrac{{1}}{{2}}\rm +4\times \dfrac{{1}}{{4}}\rm =4$$\rm Fe$个数为$\rm 8\times \dfrac{{1}}{{8}}\rm +4\times \dfrac{{1}}{{2}}\rm +1=4$$\rm S$个数为$\rm 8$$\rm CuFeS_{2}$晶体的密度$=\dfrac{\dfrac{{4}}{{{{N}}_{\rm {A}}}}{\rm \;mol}\times {(64+56+2}\times {32)\rm \;g/mol}}{{abc}\times {1}{{{0}}^{{-21}}}{\rm \;c}{{\rm {m}}^{{3}}}}=\dfrac{{4}\times {64+4}\times {56+8}\times {32}}{{abc}{{{N}}_{\rm {A}}}\times {1}{{{0}}^{{-21}}}}\rm \;{g/c}{{{m}}^{{3}}}$

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