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高中 | 杂化轨道理论题目答案及解析如下,仅供参考!
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 。
$\rm Cu$ 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。
①$\rm H_{2}S$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。
②$\rm H_{2}S$分子量比水大,沸点却比水低,主要原因是 。
$\\rm V$形;$\\rm sp^{3}$;极性;水分子间存在氢键
"]]①$\rm H_{2}S$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;
②$\rm H_{2}O$中$\rm O$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 。
$\\rm 3$;$\\rm \\lt $;$\\rm SO_{2}$有$\\rm 1$对孤电子对,孤电子对与成键电子之间的斥力大于成键电子间的斥力
"]]$\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。
①$\rm Cu$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$\rm )$。$\rm (1\;\rm nm=10^{-9}\;\rm m)$
$\\rm 4$;$\\dfrac{{4}\\times {64+4}\\times {56+8}\\times {32}}{{abc}{{{N}}_{\\rm {A}}}\\times {1}{{{0}}^{{-21}}}}$
"]]①由晶胞结构可知,晶体中每个 $\rm Cu$与$\rm 4$个$\rm S$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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