Question

13．化学•选修3：物质结构与性质
硫及其化合物广泛存在于自然界中，并被人们广泛利用．回答下列问题：
（1）当基态原子的电子吸收能量后，电子会发生跃迁，某处于激发态的S原子，其中1个3s电子跃迁到3p轨道中，该激发态S原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s¹3p⁵．
（2）苯酚（）中羟基被硫羟基取代生成苯硫酚（），苯硫酚的酸性比苯酚的酸性强，原因是S-H键的键能比O-H键的弱，在水中更溶液电离出氢离子．
（3）甲醇（CH₃OH）中的羟基被硫羟基取代生成甲硫醇（CH₃SH）．
①甲硫醇中C-S键与S-H键的键角小于（填“小于”或“等于”）180°，甲硫醇分子中C原子杂化轨道类型是sp³，S原子杂化轨道类型是sp³．
②甲醇和甲硫醇的部分物理性质如下表：

物质	熔点/℃	沸点/℃	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点和水溶性方面性质差异的原因是甲醇分子之间存在氢键，甲醇的熔沸点比甲硫醇的高，甲醇能与水互溶是由于甲醇分子与水分子之间形成氢键，而甲硫醇中S的电负性小，不能形成氢键．
（4）科学家通过X射线推测胆矾结构示意图1：

其中含有4个配位键，4个氢键．
（5）某化合物由S、Fe、Cu三种元素组成，其晶胞结构如图2所示（1pm=10^-10cm），该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，则该晶体的密度ρ=4.66g•cm^-3（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）当基态原子的电子吸收能量后，电子会发生跃迁，激发态的S原子，其中1个3s电子跃迁到3p轨道，结合核外电子排布规律书写；
（2）S-H键的键能比O-H键的弱，在水中更溶液电离出氢离子；
（3）①分子中S原子形成2个σ键，含有2对孤对电子，S原子与连接原子之间为V形结构，C原子形成4个σ键，没有孤对电子，C原子、S原子的杂化轨道数目均为4；
②甲醇分子之间存在氢键，而甲硫醇分子之间为范德华力；
（4）铜离子与水分子之间形成配位键，水分子之间形成氢键、水分子与硫酸根离子之间也形成氢键；
（5）根据均摊法计算晶胞中各原子数目，进而计算晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）当基态原子的电子吸收能量后，电子会发生跃迁，激发态的S原子，其中1个3s电子跃迁到3p轨道，该激发态S原子的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s¹3p⁵，
故答案为：跃迁；1s²2s²2p⁶3s¹3p⁵；
（2）S-H键的键能比O-H键的弱，在水中更溶液电离出氢离子，苯硫酚的酸性比苯酚的酸性强，
故答案为：S-H键的键能比O-H键的弱，在水中更溶液电离出氢离子；
（3）①分子中S原子形成2个σ键，含有2对孤对电子，S原子与连接原子之间为V形结构，甲硫醇中C-S键与S-H键的键角小于（填“小于”或“等于”）180°，C原子形成4个σ键，没有孤对电子，C原子、S原子的杂化轨道数目均为4，均采取sp³杂化，
故答案为：小于；sp³；sp³；
②甲硫醇分子之间为范德华力，甲醇分子之间存在氢键，甲醇的熔沸点比甲硫醇的高，甲醇分子与水分子之间形成氢键，甲醇能与水互溶，
故答案为：甲醇分子之间存在氢键，甲醇的熔沸点比甲硫醇的高，甲醇能与水互溶是由于甲醇分子与水分子之间形成氢键，而甲硫醇中S的电负性小，不能形成氢键；
（4）铜离子与水分子之间形成配位键，水分子之间形成氢键、水分子与硫酸根离子之间也形成氢键，图中微粒中含有 4个配位键，4个氢键，
故答案为：4；4；
（5）晶胞中Cu原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{2}$=4，S原子数目为8，Fe原子数目为4×$\frac{1}{4}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞的质量为$\frac{64×4+32×8+56×4}{6.02×1{0}^{23}}$g，该晶体的密度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，
故答案为：4.66．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、分子结构与性质、杂化方式、氢键、配合物、晶胞计算等，是对物质结构主干知识的考查，（5）中计算为易错点，题目计算量大，关键是计算晶胞中原子数目．