Question

16．黃鐵礦被稱“愚人金”，化學成分是FeS₂，晶體屬正方體晶系的硫化物礦物．室溫為非活性物質(zhì)．溫度升高后變得活潑．在空氣中氧化成三氧化二鐵和二氧化硫，主要用于接觸法制造硫酸：
4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，2SO₂+O₂$?_{催化劑}^{400-500℃}$2SO₃，
SO₃+H₂O═H₂SO₄．
回答下列問題：
（1）在FeS₂中的S₂^-的核外電子排布式是[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）常溫下Fe³⁺比Fe²⁺要更加穩(wěn)定的原因是因為Fe³⁺的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁵，各軌道電子均處于穩(wěn)定狀態(tài)，F(xiàn)e²⁺的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁶，3d軌道電子不是穩(wěn)定狀態(tài)，所以Fe³⁺比Fe²⁺要更加穩(wěn)定；
（3）將FeS₂與稀鹽酸反應得到H₂S₂，H₂S₂分子中，共價鍵的類型是σ鍵；FeS₂氧化得到SO₂，在SO₂分子中的S原子的雜化軌道類型是sp²，寫出兩個與SO₂互為等電子體的分子或離子H₂O、H₂S等．^-
（4）H₂SO₄和H₂SO₃都是S的含氧酸，請用結(jié)構(gòu)知識解釋H₂SO₄比H₂SO₃酸性強的原因：由于H₂SO₄中S的正電性高于H₂SO₃中S的正電性，導致羥基上O原子的電子偏向S，在水分子的作用下就更容易電離出H⁺，即酸性更強．
（5）FeS₂的晶體中的Fe²⁺離子的排列方式如圖．
①每個Fe²⁺周圍最近的等距離的S₂^2-離子有6個．
②已知FeS₂的晶胞參數(shù)是a₀=0.54nm，它的密度為5.06g•cm^-3（列式并計算，阿伏加德羅常數(shù)為6.02×10²³）．

Answer 1

分析 （1）在FeS₂中的S₂^-是2個S原子得到1個電子形成的陰離子；
（2）Fe³⁺較Fe²⁺穩(wěn)定，3d電子不同，半滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（3）H₂S₂分子中H原子和S原子之間以極性共價鍵結(jié)合，S原子和S原子之間以非極性共價鍵結(jié)合；
SO₂分子中S原子的價層電子對數(shù)=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，雜化軌道數(shù)目為3；
互為等電子體的微粒它們的空間構(gòu)型相同，而原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體；
（4）由于H₂SO₄中S的化合價為+6價，H₂SO₃中S為+4價，所以H₂SO₄中S的正電性高于H₂SO₃中S的正電性，導致羥基上O原子的電子偏向S，在水分子的作用下就更容易電離出H⁺，即酸性更強；
（5）根據(jù)均攤法計算，再根據(jù)密度$ρ=\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）在FeS₂中的S₂^-是2個S原子得到1個電子形成的陰離子，故電子排布式為[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，故答案為：[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）因為Fe³⁺的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁵，各軌道電子均處于穩(wěn)定狀態(tài)，F(xiàn)e²⁺的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁶，3d軌道電子不是穩(wěn)定狀態(tài)，所以Fe³⁺比Fe²⁺要更加穩(wěn)定
，故答案為：因為Fe³⁺的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁵，各軌道電子均處于穩(wěn)定狀態(tài)，F(xiàn)e²⁺的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁶，3d軌道電子不是穩(wěn)定狀態(tài)，所以Fe³⁺比Fe²⁺要更加穩(wěn)定；
（3）H₂S₂分子中H原子和S原子之間以極性共價鍵結(jié)合，S原子和S原子之間以非極性共價鍵結(jié)合，屬于σ鍵．SO₂分子中原子之間形成2對共用電子對，含有σ鍵、π鍵，S原子價層電子對數(shù)=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，則S原子雜化軌道數(shù)目為3，S原子采取sp²雜化．
互為等電子體的微粒它們的空間構(gòu)型相同，與SO₂具有相同空間構(gòu)型的微粒為H₂O、H₂S等，
故答案為：σ鍵；sp²；H₂O、H₂S等；
（4）由于H₂SO₄中S的化合價為+6價，H₂SO₃中S為+4價，所以H₂SO₄中S的正電性高于H₂SO₃中S的正電性，導致羥基上O原子的電子偏向S，在水分子的作用下就更容易電離出H⁺，即酸性更強，
故答案為：由于H₂SO₄中S的正電性高于H₂SO₃中S的正電性，導致羥基上O原子的電子偏向S，在水分子的作用下就更容易電離出H⁺，即酸性更強；
（5）①每個Fe²⁺周圍最近的等距離的S₂^2-離子存在于面心，共有6個，故答案為：6；
②一個晶胞內(nèi)含有Fe²⁺數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，含有S₂^-數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$+1=4，一個晶胞的質(zhì)量m=$\frac{120g/mol×4}{{N}_{A}}$，一個晶胞體積V=a₀³，則晶胞密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{120g/mol×4}{（0.54×1{0}^{-7}cm）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$=5.06g•cm^-3．故答案為：5.06．

點評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及化學鍵、晶體的計算、核外電子排布式的應用等知識點，這些知識點都是高考熱點，學會根據(jù)均攤法確定物質(zhì)的化學式，難度中等．