Question

【題目】我國早期科技叢書《物理小識·金石類》寫到：“青礬廠氣熏人，衣服當之易爛，載木不盛，惟烏柏樹不畏其氣”，“青礬”則是綠礬，強熱時發生如下反應：

2FeSO4·7H2O→Fe2O3+SO3+SO2+7H2O

回答下列問題：

(1)基態硫原子的價層電子排布式___________，其最高能級上電子云形狀是___________，上述四種元素電負性由大到小的順序是___________，從結構的角度解釋Fe3+穩定性強于Fe2+的原因是__________。

(2)氧、硫能形成許多化合物，如：H2O、SO2、SO3、SO42－，這些物質的中心原子雜化軌道類型為SP2的是___________，空間構型是V形的分子是___________，屬于非極性分子的是___________。

(3)已知Fe2O3熔點為1565℃，在熔化狀態下液體中存在兩種粒子，則其晶體類型最可能是___________，若FeO與Fe2O3晶體類型相同，則二者熔點較高的物質是___________。

(4)鐵的某種氧化物晶胞如圖所示(實心球為鐵原子)；

①該氧化物的化學式為___________。

②氧、鐵的原子半徑分別為rO pm、rFe pm，晶體密度為ρg·cm－3，阿伏伽德羅常數的值為NA，該晶胞的空間利用率為___________(用含π的式子表示)

Answer 1

【答案】3s23p4 紡錘形 Fe<H<S<O Fe3＋的3d能級為3d5，處于半充滿狀態，較穩定。 SO2、SO3 H2O、SO2 SO3 離子晶體 Fe2O3 FeO

【解析】

(1) 根據核外電子排布規律可以寫出，半充滿或全充滿比較穩定；

(2) ABm型雜化類型的判斷；中心原子電子對數n=(中心原子價電子數+配位原子成鍵電子數±加減電荷數)，通過n就可知雜化軌道數，價層電子對互斥理論(VSEPR)分析構型；

(3)離子化合物在熔融狀態下能夠電離；

(1) 硫為第三周期，第ⅥA族的元素，價電子有6個，價層電子排布為3s23p4，能級最高的軌道為p軌道，為紡錘形，四種元素分別為Fe、H、S、O，根據元素周期律可以得到其電負性排序為Fe<H<S<O，Fe3＋的3d能級為3d5，處于半滿狀態，而Fe2＋的3d能級為3d6，答案為3s23p4 紡錘形 Fe<H<S<O Fe3＋的3d能級為3d5處于半充滿狀態，較穩定；

(2) H2O中O原子雜化軌道數，為sp3，SO2中的S原子雜化軌道數，為sp2雜化，SO3中的S原子雜化軌道數，為sp2雜化，SO42－中的S原子雜化軌道數，為sp3雜化，為sp2有SO2和SO3，其中V

形的分子有H2O和SO2，利用價層電子對互斥理論(VSEPR)分析構型H2O價層電子對個數，為V形分子，同理SO2V形分子，SO3為平面三角形分子，SO42－為正四面體構型，SO3為平面三角形分子，非極性分子。答案為SO2、SO3 H2O和SO2 SO3；

(3) 離子晶體在高溫下會發生電離，產生陰陽離子，其晶體類型最可能是離子晶體；Fe2O3中Fe3+所帶電荷較高，離子鍵較強，熔點高；答案為離子晶體 Fe2O3；

(4) 從晶胞可以看出，陰陽離子個數比為1:1，所以化學式為FeO, 空間利用率=元素所占的體積/晶胞的體積，晶胞中有4個O原子和4個Fe原子，則原子的所占的體積為，根據，求出體積，，利用率為，答案FeO 。