Question

1．Cu₂S 可用于制防污涂料，其可由热的铜在硫蒸气或H₂S 中反应制得．
（1）铜元素在元素周期表中的位置为第四周期ⅠB族，Cu⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰，基态铜原子核外电子共有29种运动状态．
（2）Cu₂S在一定条件下可被氧化为CuSO₄．
①在SO₄^2-中S原子的杂化轨道类型为sp³；SiO₄^4-、PO₄^3-与 SO₄^2-互为等电子体；其中Si、P、S第一电离能由大到小顺序为P＞S＞Si；
②硅酸盐与二氧化硅一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元，硅氧四面体可以用图1a 表示，图1中b、c 是硅氧四面体结合成环状结构的两个例子，若在环状结构中硅的原子数为n，写出环状结构中硅酸根离子的通式Si_nO_3n^2n-．

（3）甲醇（CH₃OH）中的羟基被硫羟基取代生成甲硫醇（CH₃SH），二者部分物理性质如表：

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CH₃OH与CH₃OH分子、CH₃OH与水分子间易形成氢键，导致其熔沸点较高，且易溶于水；而CH₃SH中S的电负性小，不能形成氢键．
（4）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/cm³（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外电子数为29，第四周期ⅠB 族，根据能量最低原理书写核外电子排布式；基态铜原子核外电子共有29种运动状态；
（2）①SO₄^2-离子中含有4个σ键，没有孤电子对，所以其立体构型是正四面体，硫原子采取sp³杂化；SiO₄^4-、PO₄^3-与 SO₄^2-三者原子数是5，电子总数是50，所以三者互为等电子体；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，据此判断第一电离能大小顺序；②根据b、c的化学式找出规律，然后推断硅原子数目为n时含有的氧原子、硅原子数目及所带电荷数，从而确定其化学式；
（3）从分子间形成氢键角度分析解答；
（4）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）Cu原子核外电子数为29，第四周期ⅠB 族，Cu⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；有29个电子就有29种运动状态，故答案为：第四周期ⅠB 族；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰；29；
（2）①SO₄^2-离子中含有4个σ键，没有孤电子对，所以其立体构型是正四面体，硫原子采取sp³杂化；SiO₄^4-、PO₄^3-与 SO₄^2-三者原子数是5，电子总数是50，所以三者互为等电子体；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，据此判断第一电离能大小顺序，所以Si、P、S第一电离能由大到小顺序为P＞S＞Si，故答案为：sp³；等电子体；  P＞S＞Si；  
②c中含有6个四面体结构，所以含有6个Si原子，含有的氧原子数为18，含有氧原子数比6个硅酸根离子少6个O，带有的电荷为：6×（-2）=-12；根据图示可知：若一个单环状离子中Si原子数为n（n≥3），则含有n个四面体结构，含有的氧原子比n个硅酸根离子恰好少n个O原子，即：含有n个Si，则含有3n个O，带有的负电荷为：n×（-2）=-2n，其化学式为：Si_nO_3n^2n-，故答案为：Si_nO_3n^2n-；
（3）氧的非金属性强于硫，所以甲醇与甲醇分子与分间，甲醇与水分子间易形成氢键，导致熔沸点异常的高，故答案为：CH₃OH 与  CH₃OH 分子、CH₃OH 与水分子间易形成氢键，导致其熔沸点较高，且易溶于水；而  CH₃SH 中S的电负性小，不能形成氢键；
（4）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{\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、等电子体、杂化方式、氢键、晶胞计算等，是对物质结构主干知识的考查，（4）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．