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問題 2

酸化銅(I) CuX2O\ce{Cu2O} は固体エレクトロニクスや太陽電池に用いられる半導体である。立方晶単位格子の格子定数は a=427.0a = 427.0 pm で、酸素原子（A）が体心立方副格子を、銅原子（B）が面心立方副格子を形成する。(a) Cu と O の配位数はいくらか。(b) 最短の O−O\ce{O-O}、Cu−O\ce{Cu-O}、Cu−Cu\ce{Cu-Cu} 間距離を計算せよ。(c) 化学量論組成 CuX2O\ce{Cu2O} の理論密度（g cm−3^{-3}）を計算せよ。(d) ある非化学量論試料では全 Cu 原子の 0.2%0.2\% が CuX2+\ce{Cu^2+} に酸化されていた。Cu サイトの空孔率は何パーセントか、また CuX2−xO\ce{Cu_{2-x}O} の xx はいくらか。(e) CuX2O\ce{Cu2O} と以下の物質との反応式を書け：(1) 湿潤空気中の OX2\ce{O2}、(2) 希硫酸、(3) 熱濃硫酸。
ステップ 5/5: 酸化銅(I)の化学反応式
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(1)  2 CuX2O+OX2→4 CuO;(2)  CuX2O+HX2SOX4→Cu↓+CuSOX4+HX2O;(3)  CuX2O+3 HX2SOX4→2 CuSOX4+SOX2↑+3 HX2O(1)\; \ce{2Cu2O + O2 -> 4CuO};\quad (2)\; \ce{Cu2O + H2SO4 -> Cu v + CuSO4 + H2O};\quad (3)\; \ce{Cu2O + 3H2SO4 -> 2CuSO4 + SO2 ^ + 3H2O}
分析

湿潤空気中では CuX2O\ce{Cu2O} は黒色 CuO\ce{CuO} に酸化される。希硫酸中では不均化反応を起こす：酸性水溶液中で不安定な CuX+\ce{Cu+} が不溶性の金属 Cu\ce{Cu} と青色の CuX2+\ce{Cu^2+} に分かれる。熱濃硫酸中では硫酸が酸化剤として働き、SOX2\ce{SO2} に還元され全銅が CuX2+\ce{Cu^2+} へ酸化される。