黄铁矿被称“愚人金 .化学成分是FeS2.晶体属正方体晶系的硫化物矿物．室温为非活性物质．温度升高后变得活泼．在空气中氧化成三氧化二铁和二氧化硫.主要用于接触法制造硫酸:4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2.2SO2+O2$? {催化剂}^{400-500℃}$2SO3.SO3+H2O═H2SO4．� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

16．

黄铁矿被称“愚人金”，化学成分是FeS₂，晶体属正方体晶系的硫化物矿物．室温为非活性物质．温度升高后变得活泼．在空气中氧化成三氧化二铁和二氧化硫，主要用于接触法制造硫酸：
4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，2SO₂+O₂$?_{催化剂}^{400-500℃}$2SO₃，
SO₃+H₂O═H₂SO₄．
回答下列问题：
（1）在FeS₂中的S₂^-的核外电子排布式是[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）常温下Fe³⁺比Fe²⁺要更加稳定的原因是因为Fe³⁺的基态电子排布式为[Ar]3d⁵，各轨道电子均处于稳定状态，Fe²⁺的基态电子排布式为[Ar]3d⁶，3d轨道电子不是稳定状态，所以Fe³⁺比Fe²⁺要更加稳定；
（3）将FeS₂与稀盐酸反应得到H₂S₂，H₂S₂分子中，共价键的类型是σ键；FeS₂氧化得到SO₂，在SO₂分子中的S原子的杂化轨道类型是sp²，写出两个与SO₂互为等电子体的分子或离子H₂O、H₂S等．^-
（4）H₂SO₄和H₂SO₃都是S的含氧酸，请用结构知识解释H₂SO₄比H₂SO₃酸性强的原因：由于H₂SO₄中S的正电性高于H₂SO₃中S的正电性，导致羟基上O原子的电子偏向S，在水分子的作用下就更容易电离出H⁺，即酸性更强．
（5）FeS₂的晶体中的Fe²⁺离子的排列方式如图．
①每个Fe²⁺周围最近的等距离的S₂^2-离子有6个．
②已知FeS₂的晶胞参数是a₀=0.54nm，它的密度为5.06g•cm^-3（列式并计算，阿伏加德罗常数为6.02×10²³）．

分析（1）在FeS₂中的S₂^-是2个S原子得到1个电子形成的阴离子；
（2）Fe³⁺较Fe²⁺稳定，3d电子不同，半满为稳定结构；
（3）H₂S₂分子中H原子和S原子之间以极性共价键结合，S原子和S原子之间以非极性共价键结合；
SO₂分子中S原子的价层电子对数=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，杂化轨道数目为3；
互为等电子体的微粒它们的空间构型相同，而原子总数相等、价电子总数相同的微粒互为等电子体；
（4）由于H₂SO₄中S的化合价为+6价，H₂SO₃中S为+4价，所以H₂SO₄中S的正电性高于H₂SO₃中S的正电性，导致羟基上O原子的电子偏向S，在水分子的作用下就更容易电离出H⁺，即酸性更强；
（5）根据均摊法计算，再根据密度$ρ=\frac{m}{V}$计算．

解答解：（1）在FeS₂中的S₂^-是2个S原子得到1个电子形成的阴离子，故电子排布式为[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，故答案为：[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）因为Fe³⁺的基态电子排布式为[Ar]3d⁵，各轨道电子均处于稳定状态，Fe²⁺的基态电子排布式为[Ar]3d⁶，3d轨道电子不是稳定状态，所以Fe³⁺比Fe²⁺要更加稳定
，故答案为：因为Fe³⁺的基态电子排布式为[Ar]3d⁵，各轨道电子均处于稳定状态，Fe²⁺的基态电子排布式为[Ar]3d⁶，3d轨道电子不是稳定状态，所以Fe³⁺比Fe²⁺要更加稳定；
（3）H₂S₂分子中H原子和S原子之间以极性共价键结合，S原子和S原子之间以非极性共价键结合，属于σ键．SO₂分子中原子之间形成2对共用电子对，含有σ键、π键，S原子价层电子对数=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，则S原子杂化轨道数目为3，S原子采取sp²杂化．
互为等电子体的微粒它们的空间构型相同，与SO₂具有相同空间构型的微粒为H₂O、H₂S等，
故答案为：σ键；sp²；H₂O、H₂S等；
（4）由于H₂SO₄中S的化合价为+6价，H₂SO₃中S为+4价，所以H₂SO₄中S的正电性高于H₂SO₃中S的正电性，导致羟基上O原子的电子偏向S，在水分子的作用下就更容易电离出H⁺，即酸性更强，
故答案为：由于H₂SO₄中S的正电性高于H₂SO₃中S的正电性，导致羟基上O原子的电子偏向S，在水分子的作用下就更容易电离出H⁺，即酸性更强；
（5）①每个Fe²⁺周围最近的等距离的S₂^2-离子存在于面心，共有6个，故答案为：6；
②一个晶胞内含有Fe²⁺数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，含有S₂^-数目为12×$\frac{1}{4}$+1=4，一个晶胞的质量m=$\frac{120g/mol×4}{{N}_{A}}$，一个晶胞体积V=a₀³，则晶胞密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{120g/mol×4}{（0.54×1{0}^{-7}cm）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$=5.06g•cm^-3．故答案为：5.06．

点评本题考查了物质结构和性质，涉及化学键、晶体的计算、核外电子排布式的应用等知识点，这些知识点都是高考热点，学会根据均摊法确定物质的化学式，难度中等．

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11．

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