Question

9．硫是一種重要的非金屬元素，廣泛存在于自然界，回答下列問題：
（1）基態(tài)硫原子的價層電子排布圖是．
（2）①硫單質(zhì)的一種結(jié)構(gòu)為，雜化方式為sp³，該物質(zhì)難溶（填“可溶”或“難溶”）于水．
②SO₄^2-、CS₂、CO₃^2-鍵角由大到小的順序是CS₂＞CO₃^2-＞SO₄^2-
（3）含硫的物質(zhì)的特殊性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)相關(guān)．
①熔點：SF₆＜AIF₃（填“＞”或“＜”），原因是SF₆是分子晶體，AlF₃是離子晶體，離子晶體的熔點高于分子晶體
②分析并比較物質(zhì)A：與B：的沸點高低及其原因：B＞A，因為B可以形成分子間氫鍵
（4）ZnS晶胞如圖所示：

①由圖可知，Zn²⁺填在了S²⁺形成的正四面體空隙中．
②已知晶胞密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則晶胞邊長為$\root{3}{\frac{4×（65+32）}{ρ{N}_{A}}}×1{0}^{10}$  pm．（計算表達式）

Answer 1

分析 （1）S位于周期表中第3周期，第VIA族，其價層電子排布式為3s²3p⁴；
（2）①根據(jù)S單質(zhì)的結(jié)構(gòu)判斷，S原子與其他S原子形成兩根共價鍵，本身還有兩對孤電子對，據(jù)此判斷雜化方式，單質(zhì)硫難溶于水；
②根據(jù)VSEPR理論和雜化軌道理論分別判斷SO₄^2-、CS₂、CO₃^2-的空間構(gòu)型，據(jù)此判斷鍵角大�。�
（3）①SF₆為分子晶體，AlF₃為離子晶體，離子晶體熔點高于分子晶體；
②對羥基苯磺酸能形成分子間氫鍵，鄰羥基苯磺酸能形成分子內(nèi)氫鍵，據(jù)此分析二者沸點大�。�
（4）①聯(lián)想到ZnS和金剛石晶胞的相似性，根據(jù)立體幾何分析Zn²⁺在S^2-中的填隙方式；
②根據(jù)晶體密度公式$ρ=\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$計算，其中z為一個晶胞的粒子數(shù)，Mr為一個粒子的相對質(zhì)量，V為一個晶胞的體積．

解答 解：（1）S位于周期表中第3周期，第VIA族，其價層電子排布式為3s²3p⁴，則基態(tài)硫原子的價層電子排布圖是，
故答案為：；
（2）①根據(jù)S單質(zhì)的結(jié)構(gòu)判斷，S原子與其他S原子形成兩根共價鍵，本身還有兩對孤電子對，則有4個雜化軌道，因此雜化方式為sp³，單質(zhì)硫難溶于水，
故答案為：sp³；難溶；
②對于SO₄^2-，根據(jù)VSEPR理論，中心S原子的配位原子數(shù)為BP=4，孤電子對數(shù)為LP=$\frac{6-2×4+2}{2}$=0，則其價電子對數(shù)為VP=BP+LP=4+0=4，根據(jù)雜化軌道理論，中心S原子為sp³雜化，鍵角為109°28′，
對于CS₂，根據(jù)VSEPR理論，中心C原子的配位原子數(shù)為BP=2，孤電子對數(shù)為LP=$\frac{4-2×2}{2}$=0，則其價電子對數(shù)為VP=BP+LP=2+0=2，根據(jù)雜化軌道理論，中心C原子為sp雜化，鍵角為180°，
對于CO₃^2-，根據(jù)VSEPR理論，中心C原子的配位原子數(shù)為BP=3，孤電子對數(shù)為LP=$\frac{4-2×3+2}{2}$=0，則其價電子對數(shù)為VP=BP+LP=3+0=3，根據(jù)雜化軌道理論，中心C原子為sp²雜化，鍵角為120°，
因此鍵角大小為：CS₂＞CO₃^2-＞SO₄^2-，
故答案為：CS₂＞CO₃^2-＞SO₄^2-；
（3）①SF₆為分子晶體，AlF₃為離子晶體，離子晶體熔點高于分子晶體，所以熔點：SF₆＜AlF₃，原因是：SF₆是分子晶體，AlF₃是離子晶體，離子晶體的熔點高于分子晶體，
故答案為：＜；SF₆是分子晶體，AlF₃是離子晶體，離子晶體的熔點高于分子晶體；
②對羥基苯磺酸能形成分子間氫鍵，鄰羥基苯磺酸能形成分子內(nèi)氫鍵，所以沸點對羥基苯磺酸＞鄰羥基苯磺酸，原因為：對羥基苯磺酸能形成分子間氫鍵，
故答案為：B＞A，因為B可以形成分子間氫鍵；
（4）①聯(lián)想到ZnS和金剛石晶胞的相似性，S^2-形成的是正四面體結(jié)構(gòu)，則Zn²⁺填在了S²⁺形成的正四面體空隙中，
故答案為：正四面體；
②取1mol晶胞，則有N_A個晶胞，設(shè)晶胞參數(shù)為acm，則一個晶胞的體積為V₀=a³cm³，對于立方晶胞，頂點粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，內(nèi)部粒子為整個晶胞所有，則一個ZnS晶胞中，含有Zn的數(shù)目為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，含有S的數(shù)目為4，因此1molZnS的質(zhì)量為m=4×（65+32）g，已知晶體的密度為ρg/cm³，則有$ρ=\frac{m}{{N}_{A}{V}_{0}}$=$\frac{4×（65+32）}{{N}_{A}{a}^{3}}$，可得a=$\root{3}{\frac{4×（65+32）}{ρ•{N}_{A}}}cm$=$\root{3}{\frac{4×（65+32）}{ρ{N}_{A}}}×1{0}^{10}$pm，
故答案為：$\root{3}{\frac{4×（65+32）}{ρ{N}_{A}}}×1{0}^{10}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識，包含價電子排布圖的書寫，價層電子對互斥理論，雜化軌道理論，判斷粒子的鍵角，晶體的熔點比較，氫鍵的性質(zhì)，晶胞的計算，涉及的知識點較多，考查較為全面，題目難度不大．