Question

【题目】我国早期科技丛书《物理小识·金石类》写到：“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，载木不盛，惟乌柏树不畏其气”，“青矾”则是绿矾，强热时发生如下反应：

2FeSO4·7H2O→Fe2O3+SO3+SO2+7H2O

回答下列问题：

(1)基态硫原子的价层电子排布式___________，其最高能级上电子云形状是___________，上述四种元素电负性由大到小的顺序是___________，从结构的角度解释Fe3+稳定性强于Fe2+的原因是__________。

(2)氧、硫能形成许多化合物，如：H2O、SO2、SO3、SO42－，这些物质的中心原子杂化轨道类型为SP2的是___________，空间构型是V形的分子是___________，属于非极性分子的是___________。

(3)已知Fe2O3熔点为1565℃，在熔化状态下液体中存在两种粒子，则其晶体类型最可能是___________，若FeO与Fe2O3晶体类型相同，则二者熔点较高的物质是___________。

(4)铁的某种氧化物晶胞如图所示(实心球为铁原子)；

①该氧化物的化学式为___________。

②氧、铁的原子半径分别为rO pm、rFe pm，晶体密度为ρg·cm－3，阿伏伽德罗常数的值为NA，该晶胞的空间利用率为___________(用含π的式子表示)

Answer 1

【答案】3s23p4 纺锤形 Fe<H<S<O Fe3＋的3d能级为3d5，处于半充满状态，较稳定。 SO2、SO3 H2O、SO2 SO3 离子晶体 Fe2O3 FeO

【解析】

(1) 根据核外电子排布规律可以写出，半充满或全充满比较稳定；

(2) ABm型杂化类型的判断；中心原子电子对数n=(中心原子价电子数+配位原子成键电子数±加减电荷数)，通过n就可知杂化轨道数，价层电子对互斥理论(VSEPR)分析构型；

(3)离子化合物在熔融状态下能够电离；

(1) 硫为第三周期，第ⅥA族的元素，价电子有6个，价层电子排布为3s23p4，能级最高的轨道为p轨道，为纺锤形，四种元素分别为Fe、H、S、O，根据元素周期律可以得到其电负性排序为Fe<H<S<O，Fe3＋的3d能级为3d5，处于半满状态，而Fe2＋的3d能级为3d6，答案为3s23p4 纺锤形 Fe<H<S<O Fe3＋的3d能级为3d5处于半充满状态，较稳定；

(2) H2O中O原子杂化轨道数，为sp3，SO2中的S原子杂化轨道数，为sp2杂化，SO3中的S原子杂化轨道数，为sp2杂化，SO42－中的S原子杂化轨道数，为sp3杂化，为sp2有SO2和SO3，其中V

形的分子有H2O和SO2，利用价层电子对互斥理论(VSEPR)分析构型H2O价层电子对个数，为V形分子，同理SO2V形分子，SO3为平面三角形分子，SO42－为正四面体构型，SO3为平面三角形分子，非极性分子。答案为SO2、SO3 H2O和SO2 SO3；

(3) 离子晶体在高温下会发生电离，产生阴阳离子，其晶体类型最可能是离子晶体；Fe2O3中Fe3+所带电荷较高，离子键较强，熔点高；答案为离子晶体 Fe2O3；

(4) 从晶胞可以看出，阴阳离子个数比为1:1，所以化学式为FeO, 空间利用率=元素所占的体积/晶胞的体积，晶胞中有4个O原子和4个Fe原子，则原子的所占的体积为，根据，求出体积，，利用率为，答案FeO 。