Question

1．Cu₂S 可用于制防污涂料，其可由熱的銅在硫蒸氣或H₂S 中反應(yīng)制得．
（1）銅元素在元素周期表中的位置為第四周期ⅠB族，Cu⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰，基態(tài)銅原子核外電子共有29種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
（2）Cu₂S在一定條件下可被氧化為CuSO₄．
①在SO₄^2-中S原子的雜化軌道類型為sp³；SiO₄^4-、PO₄^3-與 SO₄^2-互為等電子體；其中Si、P、S第一電離能由大到小順序?yàn)镻＞S＞Si；
②硅酸鹽與二氧化硅一樣，都是以硅氧四面體作為基本結(jié)構(gòu)單元，硅氧四面體可以用圖1a 表示，圖1中b、c 是硅氧四面體結(jié)合成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)例子，若在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中硅的原子數(shù)為n，寫出環(huán)狀結(jié)構(gòu)中硅酸根離子的通式Si_nO_3n^2n-．

（3）甲醇（CH₃OH）中的羥基被硫羥基取代生成甲硫醇（CH₃SH），二者部分物理性質(zhì)如表：

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CH₃OH與CH₃OH分子、CH₃OH與水分子間易形成氫鍵，導(dǎo)致其熔沸點(diǎn)較高，且易溶于水；而CH₃SH中S的電負(fù)性小，不能形成氫鍵．
（4）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/cm³（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外電子數(shù)為29，第四周期ⅠB 族，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；基態(tài)銅原子核外電子共有29種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（2）①SO₄^2-離子中含有4個(gè)σ鍵，沒有孤電子對，所以其立體構(gòu)型是正四面體，硫原子采取sp³雜化；SiO₄^4-、PO₄^3-與 SO₄^2-三者原子數(shù)是5，電子總數(shù)是50，所以三者互為等電子體；同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，據(jù)此判斷第一電離能大小順序；②根據(jù)b、c的化學(xué)式找出規(guī)律，然后推斷硅原子數(shù)目為n時(shí)含有的氧原子、硅原子數(shù)目及所帶電荷數(shù)，從而確定其化學(xué)式；
（3）從分子間形成氫鍵角度分析解答；
（4）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）Cu原子核外電子數(shù)為29，第四周期ⅠB 族，Cu⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；有29個(gè)電子就有29種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故答案為：第四周期ⅠB 族；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰；29；
（2）①SO₄^2-離子中含有4個(gè)σ鍵，沒有孤電子對，所以其立體構(gòu)型是正四面體，硫原子采取sp³雜化；SiO₄^4-、PO₄^3-與 SO₄^2-三者原子數(shù)是5，電子總數(shù)是50，所以三者互為等電子體；同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，據(jù)此判斷第一電離能大小順序，所以Si、P、S第一電離能由大到小順序?yàn)镻＞S＞Si，故答案為：sp³；等電子體；  P＞S＞Si；  
②c中含有6個(gè)四面體結(jié)構(gòu)，所以含有6個(gè)Si原子，含有的氧原子數(shù)為18，含有氧原子數(shù)比6個(gè)硅酸根離子少6個(gè)O，帶有的電荷為：6×（-2）=-12；根據(jù)圖示可知：若一個(gè)單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n（n≥3），則含有n個(gè)四面體結(jié)構(gòu)，含有的氧原子比n個(gè)硅酸根離子恰好少n個(gè)O原子，即：含有n個(gè)Si，則含有3n個(gè)O，帶有的負(fù)電荷為：n×（-2）=-2n，其化學(xué)式為：Si_nO_3n^2n-，故答案為：Si_nO_3n^2n-；
（3）氧的非金屬性強(qiáng)于硫，所以甲醇與甲醇分子與分間，甲醇與水分子間易形成氫鍵，導(dǎo)致熔沸點(diǎn)異常的高，故答案為：CH₃OH 與  CH₃OH 分子、CH₃OH 與水分子間易形成氫鍵，導(dǎo)致其熔沸點(diǎn)較高，且易溶于水；而  CH₃SH 中S的電負(fù)性小，不能形成氫鍵；
（4）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{\frac{64×4+32×8+56×4}{6.02×1{0}^{23}}}{5×1{0}^{-8}cm×5×1{0}^{-8}cm×1.05×1{0}^{-7}cm}$4.66g•cm^-3，
故答案為：4.66．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、等電子體、雜化方式、氫鍵、晶胞計(jì)算等，是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的考查，（4）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．