Question

【题目】硫、锌及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)O和S处于同一主族。H2O及H2S中，中心原子的杂化方式相同，键长及键角如图所示。

①H2O分子中的键长比H2S中的键长短，其原因是________。

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

(2)单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3。S32-的空间构型为______，中心原子的杂化方式为_______。

(3)噻吩()广泛应用于合成医药、农药、染料工业。

①噻吩分子中含有______个σ键。

②分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)，则噻吩分子中的大π键应表示为________。

③噻吩的沸点为84℃，吡咯()的沸点在129~131℃之间，后者沸点较高，其原因是_________。

(4)冰晶体的结构与金刚石的结构相似，属立方晶系。如图，将金刚石晶胞中的C原子全部置换成O原子，O原子与最近距离的四个O原子相连，H原子插入两个相连的O原子之间，与氧形成一个共价键和一个氢键，即为冰中的共价键和氢键。0℃时冰晶体中氢键的键长(定义氢键的键长为O—H…O的长度)为_____cm（列出计算式即可）。（0℃时冰密度为0.9g/cm3。）

Answer 1

【答案】原子半径：O< S，故H-O键的键长较短 O的半径小于S，成键电子对间距小，斥力大，键角变大，故H2O分子中的键角更大 V形 sp3 9 吡咯分子间可形成氢键，而噻吩分子间不能形成氢键

【解析】

(1)①从形成共价键的原子半径大小比较共价键的键长；

②从原子半径大小及成键电子对间的斥力大小影响分析；

(2)单质硫与热的NaOH 浓溶液反应的产物之一为Na2S3，S32-属多硫链的一种，S32-的空间构型为V形，S原子均为sp3杂化；

(3)①单键为σ键，双键中一根为σ键，一根为π键，噻吩()分子为平面结构，S原子价电子排布式为3s23p4，形成两根共价键后，S的pz轨道中一对电子与环上的π电子共轭，形成离域大π键，噻吩的芳香性仅比苯弱一点，据此分析；

②噻吩的沸点为84℃，吡咯()的沸点在129～131℃之间，后者沸点较高，吡咯环中存在N，N的电负性较S大，考虑形成分子间氢键使沸点升高；

(5)用均摊方法计算晶体中一个晶胞中含有的H2O分子数，可计算出晶胞的质量，结合晶体的密度公式，可得晶胞参数，再分析晶胞中最近的两个O原子的距离为晶胞体对角线的计算。

(1)①由于原子半径O<S，所以H2O分子中的H-O键长比H2S中的H-S键长短；

②H2O分子和H2S分子都是V形分子，但由于O原子的半径小于S原子半径，成键电子对间距小，斥力大，使键角变大，故H2O分子中的键角更大；

(2)单质硫与热的NaOH 浓溶液反应的产物之一为Na2S3，S32-属多硫链的一种，S32-的空间构型为V形，S原子均为sp3杂化；

(3)①单键为σ键，双键中一个为σ键，一个为π键，噻吩为：，则1个噻吩分子中含σ键有5+4=9个；噻吩分子为平面结构，S原子价电子排布式为3s23p4，形成两个共价键，环中存在两根π键，为单双建交替，pz轨道交盖可形成离域大π键，S的pz轨道中一对电子与环上的π电子共轭，形成离域大π键，噻吩的芳香性仅比苯弱一点，符合休克尔规则，形成五中心六电子的离域大π键，记为；

②噻吩的沸点为84℃，吡咯()的沸点在129～131℃之间，后者沸点较高，吡咯环中存在N，N的电负性较S大，吡咯能形成分子间氢键使沸点升高，而噻吩分子间不能形成氢键；

(5)在一个晶胞中含有水分子数目为×8+×6+4=8，晶胞的质量为m=，然后根据ρ=计算出晶胞参数L=cm，晶胞体对角线长度为span>cm，由于两个最近的O原子之间的距离为晶胞体对角线的，所以两个最近的O原子之间的距离a=cm。