Question

ZnSe是一种光电性能优异的半导体材料，人们开发出了多种制备ZnSe纳米粒子的方法．某研究小组用如下方法制备了ZnSe纳米粒子：

（1）SeO₂能溶于水，溶解过程中的化学方程式：

 

；
（2）硒酸（H₂SeO₄）的水溶液按下式发生一级和二级电离：
H₂SeO₄═H⁺+HSeO₄^-；HSeO₄^-?H⁺+SeO₄^2-，K₂=1.0×10^-2（298K）
NaSeO₄溶液显

 

（填“酸性”、“中性”、“碱性”）．理由

 

（用离子方程式表示）
（3）已知已知肼（N₂H₄）有强还原性，在反应釜中与SeO₃^2-反应的氧化产物是N₂，请写出该反应的离子程式：

 

．
（4）将产物用X-射线粉末衍射仪（XRD）和X射线能谱仪进行物相和成分分析，发现其Zn和Se的原子个数比接近1：1，N和H的原子个数比为1：2； 产物样品经红外光谱分析可知产物中含有N-H、N-N键．结合产物样品的热重（重量-温度关系图）分析结果如图所示，推测产物的化学式可能为：

 

．

Answer 1

分析：（1）Se与S同主族，SeO₂为酸性氧化物，与SO₂性质相似；
（2）根据HSeO₄^-?H⁺+SeO₄^2-，K₂=1.0×10^-2（298K），可知Na₂SeO₄为强碱弱酸盐，SeO₄^2-离子水解，溶液呈碱性；
（3）在反应釜中反应物有Zn²⁺、SeO₃^2-、N₂H₄，生成物有N₂，根据氧化还原反应得失电子相等和质量守恒定律书写离子方程式；
（4）由题意可知Zn和Se的原子个数比接近1：1，则化学式中含有ZnSe结构；N和H的原子个数比为1：2； 产物样品经红外光谱分析可知产物中含有N-H、N-N键，则化学式中还含有N₂H₄结构；加热时N₂H₄分解，所以减少的10%质量为N₂H₄的质量，剩余90%为ZnSe，根据二者的质量分数求出在化学式中的个数比．

解答：解：（1）SeO₂为酸性氧化物，与水反应生成H₂SeO₃，反应方程式为SeO₂+H₂O═H₂SeO₃，故答案为：SeO₂+H₂O═H₂SeO₃；
（2）根据HSeO₄^-?H⁺+SeO₄^2-，K₂=1.0×10^-2（298K），可知Na₂SeO₄为强碱弱酸盐，SeO₄^2-离子水解，溶液呈碱性，水解离子方程式为SeO₄^2-+H₂O═HSeO₄^-+OH^-，
故答案为：碱性；SeO₄^2-+H₂O?HSeO₄^-+OH^-；
（3）在反应釜中反应物有Zn²⁺、SeO₃^2-、N₂H₄，生成物有N₂，SeO₃^2-被还以为-2价的Se，与Zn²⁺生成ZnSe，根据氧化还原反应得失电子相等和质量守恒定律，离子方程式为2Zn²⁺+2SeO₃^2-+3N₂H₄=2ZnSe+3N₂↑+6H₂O，
故答案为：2Zn²⁺+2SeO₃^2-+3N₂H₄=2ZnSe+3N₂↑+6H₂O；
（4）由题意可知Zn和Se的原子个数比接近1：1，则化学式中含有ZnSe结构；N和H的原子个数比为1：2； 产物样品经红外光谱分析可知产物中含有N-H、N-N键，则化学式中还含有N₂H₄结构；加热时N₂H₄分解，所以减少的10%质量为N₂H₄的质量，剩余90%为ZnSe，则

90%

145

：

10%

32

=

2

1

，即化学式为2ZnSe?N₂H₄，
故答案为：2ZnSe?N₂H₄．

点评：本题考查较为综合，涉及氧化还原反应、盐的水解等知识，本题难度中等．