Question

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)如圖所示，S原子采用的軌道雜化方式是________。

(2)原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)開_______。

(3)Se原子序數(shù)為____________，其核外M層電子的排布式為________。

(4)H₂Se的酸性比H₂S________(填“強(qiáng)”或“弱”)。氣態(tài)SeO₃分子的立體構(gòu)型為__________，SO的立體構(gòu)型為________。

(5)H₂SeO₃的K₁和K₂分別為2.7×10^－3和2.5×10^－8，H₂SeO₄第一步幾乎完全電離，K₂為1.2×10^－2，請根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系解釋：

①H₂SeO₃和H₂SeO₄第一步電離程度大于第二步電離的原因：________________________________________；

②H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強(qiáng)的原因：__________________________ ______________。

(6)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)如圖所示，其晶胞邊長為540.0 pm，密度為______g·cm^－3(列式并計(jì)算)，a位置S^2－與b位置Zn^2＋之間的距離為______pm(列式表示)。

Answer 1

解析　(1)每個(gè)S原子與另外2個(gè)S原子形成2個(gè)共價(jià)單鍵，所以S原子的雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤對電子對數(shù)＝2＋2＝4，故S原子為sp³雜化。

(2)同主族元素從上到下，元素的第一電離能逐漸減小，故第一電離能O>S>Se。

(3)Se位于第四周期，與S的原子序數(shù)相差18，故其原子序數(shù)為34。由于其核外M層有18個(gè)電子，故M層的電子排布式為3s²3p⁶3d¹⁰。

(4)Se的原子半徑大于S的原子半徑，H₂Se與H₂S相比，H₂Se中Se原子對H原子的作用力較弱，H₂Se在水中更容易電離出H^＋，所以其酸性較強(qiáng)；SeO₃中Se原子采取sp²雜化且有3個(gè)配位原子，故其立體構(gòu)型為平面三角形；SO中S原子采取sp³雜化且有3個(gè)配位原子，故其立體構(gòu)型為三角錐形。

(5)所給兩種酸均為二元酸，當(dāng)?shù)谝徊诫婋x出H^＋后，由于生成的陰離子對正電荷有吸引作用，因此較難再電離出H^＋。H₂SeO₃中Se為＋4價(jià)，而H₂SeO₄中Se為＋6價(jià)，Se的正電性更高，導(dǎo)致Se—O—H中O原子的電子向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易電離出H^＋，即酸性越強(qiáng)。

(6)每個(gè)晶胞的質(zhì)量為(540.0×10^－10cm)3×ρ；運(yùn)用均攤法可求得每個(gè)晶胞中含有4個(gè)“ZnS”，故每個(gè)晶胞的質(zhì)量又可表示為×4 g。因此有：

(540.0×10^－10cm)3×ρ＝×4 g，

解得ρ＝4.1 g·cm^－3；

如圖所示，b位于正四面體的中心(類似于CH₄分子中的C)。

設(shè)ab＝ac＝x pm，∠abc＝109°28′，

ac＝×540.0 pm＝270 pm。

在三角形abc中，由余弦定理得：

ac²＝x²＋x²－2x·x·cos∠abc，

代入數(shù)據(jù)解得：x＝pm。

答案　(1)sp³

(2)O>S>Se

(3)34　3s²3p⁶3d¹⁰

(4)強(qiáng)　平面三角形　三角錐形

(5)①第一步電離后生成的負(fù)離子較難再進(jìn)一步電離出帶正電荷的氫離子

②H₂SeO₃和H₂SeO₄可表示為(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^＋

(6)＝4.1　或或135