Question

20．ⅥA族的氧、硫、硒（Se）、碲（Te）等元素在化合物中常表現(xiàn)出多種氧化態(tài)，含ⅥA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．請回答下列問題：
（1）S單質(zhì)的常見形式為S₈，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖1所示，S原子采用的軌道雜化方式是sp³；
（2）H₂Se的酸性比H₂S強(qiáng)（填“強(qiáng)”或“弱”）．氣態(tài)SeO₃分子的立體構(gòu)型為平面三角形，SO₃^2-離子的立體構(gòu)型為三角錐形；
（3）H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強(qiáng)的原因：H₂SeO₃和H₂SeO₄可表示成（HO）₂SeO和（HO）₂SeO₂，H₂SeO₃中的Se為+4價(jià)，而H₂SeO₄中的Se為+6價(jià)，正電性更高，導(dǎo)致Se-O-H中O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺；
（4）ZnS在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛．立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示，其晶胞邊長為540.0pm，密度為4.1g•cm^-3，a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子之間的距離為135$\sqrt{3}$pm（列式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖片知，每個(gè)S原子含有2個(gè)σ鍵和2個(gè)孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定S原子雜化方式；
（2）非金屬性越強(qiáng)的元素，其與氫元素的結(jié)合能力越強(qiáng)，則其氫化物在水溶液中就越難電解，酸性就越弱；
根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定氣態(tài)SeO₃分子的立體構(gòu)型、SO₃^2-離子的立體構(gòu)型；
（3）中心元素Se的化合價(jià)可以判斷電性高低，電性越高，對Se-O-H中O原子的電子吸引越強(qiáng)，越易電離出H⁺；
（4）利用均攤法計(jì)算晶胞中含有的硫原子和鋅原子，根據(jù)ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$計(jì)算密度；每個(gè)黑色小球連接4個(gè)白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子之間的距離為該晶胞體長的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）根據(jù)圖片知，每個(gè)S原子含有2個(gè)σ鍵和2個(gè)孤電子對，所以每個(gè)S原子的價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4，則S原子為sp³雜化，故答案為：sp³；
（2）非金屬性越強(qiáng)的元素，其與氫元素的結(jié)合能力越強(qiáng)，則其氫化物在水溶液中就越難電離，酸性就越弱，非金屬性S＞Se，所以H₂Se的酸性比H₂S強(qiáng)，氣態(tài)SeO₃分子中Se原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對，所以其立體構(gòu)型為平面三角形，SO₃^2-離子中S原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=4且含有一個(gè)孤電子對，所以其立體構(gòu)型為三角錐形，故答案為：強(qiáng)；平面三角形；三角錐形；
（3）H₂SeO₃和H₂SeO₄可表示成（HO）₂SeO和（HO）₂SeO₂，H₂SeO₃中的Se為+4價(jià)，而H₂SeO₄中的Se為+6價(jià)，正電性更高，導(dǎo)致Se-O-H中O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺，H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強(qiáng)，
故答案為：H₂SeO₃和H₂SeO₄可表示成（HO）₂SeO和（HO）₂SeO₂，H₂SeO₃中的Se為+4價(jià)，而H₂SeO₄中的Se為+6價(jià)，正電性更高，導(dǎo)致Se-O-H中O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺；
（4）晶胞中含有白色球位于頂點(diǎn)和面心，共含有8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑色球位于體心，共4個(gè)，則晶胞中平均含有4個(gè)ZnS，質(zhì)量為4×（87÷6.02×10²³）g，晶胞的體積為（540.0×10^-10cm）³，則密度為[4×（87÷6.02×10²³）g]÷（540.0×10^-10cm）³=4.1g•cm^-3；
每個(gè)黑色小球連接4個(gè)白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子之間的距離為該晶胞體長的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×540.0pm=135$\sqrt{3}$pm，
故答案為：4.1g•cm^-3；135$\sqrt{3}$．

點(diǎn)評 本題以硫及其化合物為載體考查晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、微�？臻g構(gòu)型判斷等知識點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力及空間想象能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，明確黑色小球和白色小球之間距離與晶胞體長關(guān)系是解此題關(guān)鍵，題目難度中等．