Question

【題目】硫及其化合物有許多用途，相關物質的物理常數如下表所示：

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

回答下列問題：

（1）基態Fe原子價層電子的電子排布圖（軌道表達式）為__________，基態S原子電子占據最高能級的電子云輪廓圖為_________形。

（2）根據價層電子對互斥理論，H2S、SO2、SO3的氣態分子中，中心原子價層電子對數不同于其他分子的是_________。

（3）圖（a）為S8的結構，其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多，主要原因為__________。

（4）氣態三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構型為_____形，其中共價鍵的類型有______種；固體三氧化硫中存在如圖（b）所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為________。

（5）FeS2晶體的晶胞如圖（c）所示。晶胞邊長為a nm、FeS2相對式量為M，阿伏加德羅常數的值為NA，其晶體密度的計算表達式為___________g·cm3；晶胞中Fe2+位于所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為______nm。

Answer 1

【答案】 啞鈴（紡錘） H2S S8相對分子質量大，分子間范德華力強 平面三角 2 sp3

【解析】分析：（1）根據鐵、硫的核外電子排布式解答；

（2）根據價層電子對互斥理論分析；

（3）根據影響分子晶體熔沸點高低的是分子間范德華力判斷；

（4）根據價層電子對互斥理論分析；

（5）根據晶胞結構、結合密度表達式計算。

詳解：（1）基態Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則其價層電子的電子排布圖（軌道表達式）為；基態S原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，則電子占據最高能級是3p，其電子云輪廓圖為啞鈴（紡錘）形。

（2）根據價層電子對互斥理論可知H2S、SO2、SO3的氣態分子中，中心原子價層電子對數分別是，因此不同其他分子的是H2S。

（3）S8、二氧化硫形成的晶體均是分子晶體，由于S8相對分子質量大，分子間范德華力強，所以其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多；

（4）氣態三氧化硫以單分子形式存在，根據（2）中分析可知中心原子含有的價層電子對數是3，且不存在孤對電子，所以其分子的立體構型為平面三角形。分子中存在氧硫雙鍵，因此其中共價鍵的類型有2種，即σ鍵、π鍵；固體三氧化硫中存在如圖（b）所示的三聚分子，該分子中S原子形成4個共價鍵，因此其雜化軌道類型為sp3。

（5）根據晶胞結構可知含有鐵原子的個數是12×1/4+1＝4，硫原子個數是8×1/8+6×1/2＝4，晶胞邊長為a nm、FeS2相對式量為M，阿伏加德羅常數的值為NA，則其晶體密度的計算表達式為；晶胞中Fe2+位于所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長是面對角線的一半，則為nm。