Question

5．硫及其化合物具有广泛的用途．回答下列问题：
（l）Se与S同主族，且为相邻周期，基态Se原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²2p⁴
若ls²2s²2p⁶3s¹3p⁵是S原子的核外电子排布式，出现这种排布现象的原因是S原子3s轨道的1个电子激发到3p轨道．
（2）过渡金属的硫酸盐中形成的配合物较多．如Co（NH₃）₅ClSO₄就是一种配合物，Co化合价为+3，其中含有的化学键类型有离子键、共价键、配位键，在该配合物水溶液中，滴加BaCl₂溶液，有白色沉淀，而另取配合物溶液滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，则无沉淀生成，则该配合物中配位原子是N、Cl
（3）含硫的有机物具有广泛的用途．如硫代乙酰胺（CH₃CSNH₂）可用于生产催化剂、农药等，其中两个碳原子的杂化轨道类型分别为sp³、sp²，1mol硫代乙酰胺含有8molσ键，1 molπ键．
（4）硫化铜纳米晶体在光热疗领域引起广泛关注．图是CuS的晶胞结构，该晶胞的棱长为apm，则CuS的密度为$\frac{384}{{N}_{A}×{a}^{3}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3（N_A表示阿伏加德罗常数的值，用代数式表示，下同），最近的Cu²⁺与S^2-间的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$apm．

Answer 1

分析 （1）Se原子核外电子数为34，根据能量最低原理书写核外电子排布式；S原子3s轨道的1个电子激发到3p轨道；
（2）根据化合价代数和为0计算Co的化合价；配离子与外界离子之间形成配位键，钴离子与氨气分子等之间形成配位键，氨气分子中、硫酸根离子中含有共价键；在该配合物水溶液中，滴加BaCl₂溶液，有白色沉淀，而另取配合物溶液滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，则无沉淀生成，说明硫酸根离子为外界，氯离子为配体，配体原子含有孤对电子；
（3）硫代乙酰胺（CH₃CSNH₂）的结构简式为，甲基中C原子形成4个σ键、另外C原子形成3个σ键，均没有孤对电子，杂化轨道数目分别为4、3；
（4）根据均摊法计算晶胞中Cu、S原子数目，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度；Cu²⁺与周围的4个S^2-形成正四面体结构，之间的距离最近，Cu²⁺与晶胞顶点的S^2-连线处于晶胞体对角线上，且距离为体对角线长度的$\frac{1}{4}$，而体对角线长度为晶胞棱长的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）Se原子核外电子数为34，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²2p⁴；若ls²2s²2p⁶3s¹3p⁵是S原子的核外电子排布式，出现这种排布现象的原因是：S原子3s轨道的1个电子激发到3p轨道，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²2p⁴；S原子3s轨道的1个电子激发到3p轨道；
（2）Cl为-价，硫酸根为-2价，氨气分子为0价，故Co的化合价为+3价；配离子与外界离子之间形成配位键，钴离子与氨气分子等之间形成配位键，氨气分子中、硫酸根离子中含有共价键；在该配合物水溶液中，滴加BaCl₂溶液，有白色沉淀，而另取配合物溶液滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，则无沉淀生成，说明硫酸根离子为外界，氯离子为配体，N原子、氯原子含有孤对电子，则该配合物中配位原子是N、Cl，
故答案为：+3；离子键、共价键、配位键；N、Cl；
（3）硫代乙酰胺（CH₃CSNH₂）的结构简式为，甲基中C原子形成4个σ键、另外C原子形成3个σ键，均没有孤对电子，杂化轨道数目分别为4、3，分别采取sp³、sp²杂化，1mol硫代乙酰胺含有8molσ键，1molπ键，
故答案为：sp³、sp²；8；1；
（4）晶胞中Cu原子数目为4，Cu、S原子数目之比为1：1，故S原子数目为4，则晶胞质量为4×$\frac{96}{{N}_{A}}$g，则晶体密度=4×$\frac{96}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10  cm）³=$\frac{384}{{N}_{A}×{a}^{3}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3，
Cu²⁺与周围的4个S^2-形成正四面体结构，之间的距离最近，Cu²⁺与晶胞顶点的S^2-连线处于晶胞体对角线上，且距离为体对角线长度的$\frac{1}{4}$，而体对角线长度为晶胞棱长的$\sqrt{3}$倍，则最近的Cu²⁺与S^2-间的距离为 $\frac{\sqrt{3}}{4}$a pm，
故答案为：$\frac{384}{{N}_{A}×{a}^{3}×1{0}^{-30}}$；$\frac{\sqrt{3}}{4}$a．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、配合物、杂化方式、化学键、晶胞计算等，（4）中距离的计算为易错点、难点，需要学生具备一定的数学计算能力．