Question

13．化學(xué)•選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
硫及其化合物廣泛存在于自然界中，并被人們廣泛利用．回答下列問(wèn)題：
（1）當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)發(fā)生躍遷，某處于激發(fā)態(tài)的S原子，其中1個(gè)3s電子躍遷到3p軌道中，該激發(fā)態(tài)S原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹3p⁵．
（2）苯酚（）中羥基被硫羥基取代生成苯硫酚（），苯硫酚的酸性比苯酚的酸性強(qiáng)，原因是S-H鍵的鍵能比O-H鍵的弱，在水中更溶液電離出氫離子．
（3）甲醇（CH₃OH）中的羥基被硫羥基取代生成甲硫醇（CH₃SH）．
①甲硫醇中C-S鍵與S-H鍵的鍵角小于（填“小于”或“等于”）180°，甲硫醇分子中C原子雜化軌道類型是sp³，S原子雜化軌道類型是sp³．
②甲醇和甲硫醇的部分物理性質(zhì)如下表：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	水溶液
甲醇	-97	64.7	互溶
甲硫醇	-123	6.8	不溶

甲醇和甲硫醇在熔沸點(diǎn)和水溶性方面性質(zhì)差異的原因是甲醇分子之間存在氫鍵，甲醇的熔沸點(diǎn)比甲硫醇的高，甲醇能與水互溶是由于甲醇分子與水分子之間形成氫鍵，而甲硫醇中S的電負(fù)性小，不能形成氫鍵．
（4）科學(xué)家通過(guò)X射線推測(cè)膽礬結(jié)構(gòu)示意圖1：

其中含有4個(gè)配位鍵，4個(gè)氫鍵．
（5）某化合物由S、Fe、Cu三種元素組成，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示（1pm=10^-10cm），該晶胞上下底面為正方形，側(cè)面與底面垂直，則該晶體的密度ρ=4.66g•cm^-3（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)發(fā)生躍遷，激發(fā)態(tài)的S原子，其中1個(gè)3s電子躍遷到3p軌道，結(jié)合核外電子排布規(guī)律書寫；
（2）S-H鍵的鍵能比O-H鍵的弱，在水中更溶液電離出氫離子；
（3）①分子中S原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，S原子與連接原子之間為V形結(jié)構(gòu)，C原子形成4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，C原子、S原子的雜化軌道數(shù)目均為4；
②甲醇分子之間存在氫鍵，而甲硫醇分子之間為范德華力；
（4）銅離子與水分子之間形成配位鍵，水分子之間形成氫鍵、水分子與硫酸根離子之間也形成氫鍵；
（5）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中各原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：（1）當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)發(fā)生躍遷，激發(fā)態(tài)的S原子，其中1個(gè)3s電子躍遷到3p軌道，該激發(fā)態(tài)S原子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s¹3p⁵，
故答案為：躍遷；1s²2s²2p⁶3s¹3p⁵；
（2）S-H鍵的鍵能比O-H鍵的弱，在水中更溶液電離出氫離子，苯硫酚的酸性比苯酚的酸性強(qiáng)，
故答案為：S-H鍵的鍵能比O-H鍵的弱，在水中更溶液電離出氫離子；
（3）①分子中S原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，S原子與連接原子之間為V形結(jié)構(gòu)，甲硫醇中C-S鍵與S-H鍵的鍵角小于（填“小于”或“等于”）180°，C原子形成4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，C原子、S原子的雜化軌道數(shù)目均為4，均采取sp³雜化，
故答案為：小于；sp³；sp³；
②甲硫醇分子之間為范德華力，甲醇分子之間存在氫鍵，甲醇的熔沸點(diǎn)比甲硫醇的高，甲醇分子與水分子之間形成氫鍵，甲醇能與水互溶，
故答案為：甲醇分子之間存在氫鍵，甲醇的熔沸點(diǎn)比甲硫醇的高，甲醇能與水互溶是由于甲醇分子與水分子之間形成氫鍵，而甲硫醇中S的電負(fù)性小，不能形成氫鍵；
（4）銅離子與水分子之間形成配位鍵，水分子之間形成氫鍵、水分子與硫酸根離子之間也形成氫鍵，圖中微粒中含有 4個(gè)配位鍵，4個(gè)氫鍵，
故答案為：4；4；
（5）晶胞中Cu原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{2}$=4，S原子數(shù)目為8，F(xiàn)e原子數(shù)目為4×$\frac{1}{4}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞的質(zhì)量為$\frac{64×4+32×8+56×4}{6.02×1{0}^{23}}$g，該晶體的密度ρ=$\frac{64×4+32×8+56×4}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（5×10^-8cm×5×10^-8cm×1.05×10^-7cm）=4.66g•cm^-3，
故答案為：4.66．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、雜化方式、氫鍵、配合物、晶胞計(jì)算等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的考查，（5）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)，題目計(jì)算量大，關(guān)鍵是計(jì)算晶胞中原子數(shù)目．