Question

ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表現出多種氧化態(tài)，含ⅥA族元素的化合物在研究和生產中有許多重要用途。請回答下列問題。

(1)S單質的常見形式為S₈，其環(huán)狀結構如圖所示，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)原子失去一個電子轉化為氣態(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為________。

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

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

(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，請根據結構與性質的關系解釋：

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

②H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強的原因：__________________________ ______________。

(6)ZnS在熒光體、光導體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應用廣泛。立方ZnS晶體結構如圖所示，其晶胞邊長為540.0 pm，密度為______g·cm^－3(列式并計算)，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S原子與另外2個S原子形成2個共價單鍵，所以S原子的雜化軌道數＝σ鍵數＋孤對電子對數＝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的原子序數相差18，故其原子序數為34。由于其核外M層有18個電子，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；SeO₃中Se原子采取sp²雜化且有3個配位原子，故其立體構型為平面三角形；SO中S原子采取sp³雜化且有3個配位原子，故其立體構型為三角錐形。

(5)所給兩種酸均為二元酸，當第一步電離出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，而H₂SeO₄中Se為＋6價，Se的正電性更高，導致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。

(6)每個晶胞的質量為(540.0×10^－10cm)3×ρ；運用均攤法可求得每個晶胞中含有4個“ZnS”，故每個晶胞的質量又可表示為×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，

代入數據解得：x＝pm。

答案　(1)sp³

(2)O>S>Se

(3)34　3s²3p⁶3d¹⁰

(4)強　平面三角形　三角錐形

(5)①第一步電離后生成的負離子較難再進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，而H₂SeO₄中的Se為＋6價，正電性更高，導致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