Question

ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题。

(1)S单质的常见形式为S₈，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________。

(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为________。

(3)Se原子序数为____________，其核外M层电子的排布式为________。

(4)H₂Se的酸性比H₂S________(填“强”或“弱”)。气态SeO₃分子的立体构型为__________，SO的立体构型为________。

(5)H₂SeO₃的K₁和K₂分别为2.7×10^－3和2.5×10^－8，H₂SeO₄第一步几乎完全电离，K₂为1.2×10^－2，请根据结构与性质的关系解释：

①H₂SeO₃和H₂SeO₄第一步电离程度大于第二步电离的原因：________________________________________；

②H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性强的原因：__________________________ ______________。

(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为______g·cm^－3(列式并计算)，a位置S^2－与b位置Zn^2＋之间的距离为______pm(列式表示)。

Answer 1

解析　(1)每个S原子与另外2个S原子形成2个共价单键，所以S原子的杂化轨道数＝σ键数＋孤对电子对数＝2＋2＝4，故S原子为sp³杂化。

(2)同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故第一电离能O>S>Se。

(3)Se位于第四周期，与S的原子序数相差18，故其原子序数为34。由于其核外M层有18个电子，故M层的电子排布式为3s²3p⁶3d¹⁰。

(4)Se的原子半径大于S的原子半径，H₂Se与H₂S相比，H₂Se中Se原子对H原子的作用力较弱，H₂Se在水中更容易电离出H^＋，所以其酸性较强；SeO₃中Se原子采取sp²杂化且有3个配位原子，故其立体构型为平面三角形；SO中S原子采取sp³杂化且有3个配位原子，故其立体构型为三角锥形。

(5)所给两种酸均为二元酸，当第一步电离出H^＋后，由于生成的阴离子对正电荷有吸引作用，因此较难再电离出H^＋。H₂SeO₃中Se为＋4价，而H₂SeO₄中Se为＋6价，Se的正电性更高，导致Se—O—H中O原子的电子向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H^＋，即酸性越强。

(6)每个晶胞的质量为(540.0×10^－10cm)3×ρ；运用均摊法可求得每个晶胞中含有4个“ZnS”，故每个晶胞的质量又可表示为×4 g。因此有：

(540.0×10^－10cm)3×ρ＝×4 g，

解得ρ＝4.1 g·cm^－3；

如图所示，b位于正四面体的中心(类似于CH₄分子中的C)。

设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，

代入数据解得：x＝pm。

答案　(1)sp³

(2)O>S>Se

(3)34　3s²3p⁶3d¹⁰

(4)强　平面三角形　三角锥形

(5)①第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子

②H₂SeO₃和H₂SeO₄可表示为(HO)₂SeO和

(HO)₂SeO₂，H₂SeO₃中的Se为＋4价，而H₂SeO₄中的Se为＋6价，正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移，越易电离出H^＋

(6)＝4.1　或或135