Question

【題目】硫、鋅及其化合物用途非常廣泛。回答下列問題：

(1)O和S處于同一主族。H2O及H2S中，中心原子的雜化方式相同，鍵長及鍵角如圖所示。

①H2O分子中的鍵長比H2S中的鍵長短，其原因是________。

②H2O分子中的鍵角∠HOH比H2S分子中的鍵角∠HSH大，其原因是________。

(2)單質硫與熱的NaOH濃溶液反應的產物之一為Na2S3。S32-的空間構型為______，中心原子的雜化方式為_______。

(3)噻吩()廣泛應用于合成醫藥、農藥、染料工業。

①噻吩分子中含有______個σ鍵。

②分子中的大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為)，則噻吩分子中的大π鍵應表示為________。

③噻吩的沸點為84℃，吡咯()的沸點在129~131℃之間，后者沸點較高，其原因是_________。

(4)冰晶體的結構與金剛石的結構相似，屬立方晶系。如圖，將金剛石晶胞中的C原子全部置換成O原子，O原子與最近距離的四個O原子相連，H原子插入兩個相連的O原子之間，與氧形成一個共價鍵和一個氫鍵，即為冰中的共價鍵和氫鍵。0℃時冰晶體中氫鍵的鍵長(定義氫鍵的鍵長為O—H…O的長度)為_____cm（列出計算式即可）。（0℃時冰密度為0.9g/cm3。）

Answer 1

【答案】原子半徑：O< S，故H-O鍵的鍵長較短 O的半徑小于S，成鍵電子對間距小，斥力大，鍵角變大，故H2O分子中的鍵角更大 V形 sp3 9 吡咯分子間可形成氫鍵，而噻吩分子間不能形成氫鍵

【解析】

(1)①從形成共價鍵的原子半徑大小比較共價鍵的鍵長；

②從原子半徑大小及成鍵電子對間的斥力大小影響分析；

(2)單質硫與熱的NaOH 濃溶液反應的產物之一為Na2S3，S32-屬多硫鏈的一種，S32-的空間構型為V形，S原子均為sp3雜化；

(3)①單鍵為σ鍵，雙鍵中一根為σ鍵，一根為π鍵，噻吩()分子為平面結構，S原子價電子排布式為3s23p4，形成兩根共價鍵后，S的pz軌道中一對電子與環上的π電子共軛，形成離域大π鍵，噻吩的芳香性僅比苯弱一點，據此分析；

②噻吩的沸點為84℃，吡咯()的沸點在129～131℃之間，后者沸點較高，吡咯環中存在N，N的電負性較S大，考慮形成分子間氫鍵使沸點升高；

(5)用均攤方法計算晶體中一個晶胞中含有的H2O分子數，可計算出晶胞的質量，結合晶體的密度公式，可得晶胞參數，再分析晶胞中最近的兩個O原子的距離為晶胞體對角線的計算。

(1)①由于原子半徑O<S，所以H2O分子中的H-O鍵長比H2S中的H-S鍵長短；

②H2O分子和H2S分子都是V形分子，但由于O原子的半徑小于S原子半徑，成鍵電子對間距小，斥力大，使鍵角變大，故H2O分子中的鍵角更大；

(2)單質硫與熱的NaOH 濃溶液反應的產物之一為Na2S3，S32-屬多硫鏈的一種，S32-的空間構型為V形，S原子均為sp3雜化；

(3)①單鍵為σ鍵，雙鍵中一個為σ鍵，一個為π鍵，噻吩為：，則1個噻吩分子中含σ鍵有5+4=9個；噻吩分子為平面結構，S原子價電子排布式為3s23p4，形成兩個共價鍵，環中存在兩根π鍵，為單雙建交替，pz軌道交蓋可形成離域大π鍵，S的pz軌道中一對電子與環上的π電子共軛，形成離域大π鍵，噻吩的芳香性僅比苯弱一點，符合休克爾規則，形成五中心六電子的離域大π鍵，記為；

②噻吩的沸點為84℃，吡咯()的沸點在129～131℃之間，后者沸點較高，吡咯環中存在N，N的電負性較S大，吡咯能形成分子間氫鍵使沸點升高，而噻吩分子間不能形成氫鍵；

(5)在一個晶胞中含有水分子數目為×8+×6+4=8，晶胞的質量為m=，然后根據ρ=計算出晶胞參數L=cm，晶胞體對角線長度為span>cm，由于兩個最近的O原子之間的距離為晶胞體對角線的，所以兩個最近的O原子之間的距離a=cm。