Question

【题目】硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：

	H2S	S8	FeS2	SO2	SO3	H2SO4
熔点/℃	85.5	115.2	>600（分解）	75.5	16.8	10.3
沸点/℃	60.3	444.6		10.0	45.0	337.0

回答下列问题：

（1）基态O原子的电子排布图为_______，基态O原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为____形，O原子最外层电子的运动状态有_____种。

（2）下图为S8的结构，该分子中S原子的杂化轨道类型为______________。其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_____________。

（3）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_____形；固体三氧化硫中存在如下图所示的三聚分子，该分子中S原子的价层电子数___________。

（4）FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞中有Fe2+_____个，有S22-_____个，晶胞中Fe2+位于S22-所形成的____(填空隙名称)的体心。晶胞边长为a nm、FeS2相对分子质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为___________gcm﹣3。

（5）在硅酸盐中，SiO44﹣四面体（如下图（a）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长层状结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为____。该多硅酸根的化学式为_____。

Answer 1

【答案】 哑铃（纺锤） 6 sp3 S8相对分子质量大，分子间范德华力强 平面正三角 4 4 4 正八面体 ×1021 sp3 Si2O5）n2n-

【解析】

（1）根据O基态原子的核外电子排布式解答；

（2）先结合图的成键数目即孤电子对数目判断其杂化类型，再根据影响S8分子晶体熔沸点高低的是范德华力判断；

（3）根据价层电子对互斥理论分析；

（4）利用均摊法对晶胞中的离子个数进行分析，再根据进行计算；

（5）根据图中的几何关系进行分析。

（1）基态O原子的电子排布式为1s22s22p4，则其核外电子的电子排布图为：，根据电子排布式可知，电子占据最高能级为2p，则电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形，不同的电子运动状态均不相同，因O原子最外层有6个电子，则电子的运动状态有6种，故答案为：，哑铃（纺锤），6。

（2）S8、SO2形成的晶体均为分子晶体，根据图可以看出易个S周围有两个S原子成键，S原子还有2个孤电子对，结合杂化轨道理论可知，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp3，由于物质中没有氢键，因此物质的熔沸点主要受相对分子质量的影响，因为S8的相对分子质量大，分子间范德华力强，所以S8的熔沸点高于SO2，故答案为：sp3，S8相对分子质量大，分子间范德华力强。

（3）由VSEPR理论，SO3的σ键数为3，孤电子对数为=0，故SO3的分子构型为平面正三角形，杂化方式为sp2杂化，固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子S原子形成4个共价键，因此S原子的价层电子数为4，故答案为：平面正三角，4。

（4）根据晶胞结构可知含有亚铁离子的个数为×12+1=4，过硫根离子个数为8×+6×=4，晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心。晶胞边长为anm，FeS2相对分子质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则其密度的计算表达式为：，故答案为：4，4，正八面体，×1021。

（5）硅酸盐中的硅酸根（SiO44﹣）为四面体结构，每个Si原子周围都与4个O原子相连，无孤对电子，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化，根据晶胞结构图可知：图b该多硅酸根的最小的结构单元为，该结构单元中含有1+2×=2个Si原子，1+1+6×=5个O原子，根据正负化合价的代数和为离子所带电荷数，每个独立的Si-O中的O原子带一个单位的负电荷，所以该多硅酸根的化学式为(Si2O5）n2n-，故答案为：. sp3，（Si2O5）n2n-。