Question

SO₄^2-和 S₂O₈^2-（过二硫酸根离子）结构中，硫原子均位于由氧原子组成的四面体的中心，且所有原子的最外层电子均满足8电子结构．已知S₂O₈^2-中两个硫原子间存在过氧键，S₂O₈^2-有强氧化性，它能分步水解产生过氧化氢．
（1）画出SO₄^2-的立体结构图，分别用实心圆点“●”和空心圆点“○”描出氧原子和硫原子的位置

 

．
（2）写出过二硫酸的结构简式

 

，确定氧、硫元素的化合价

 

．
（3）请描述S₂O₈^2-有强氧化性的原因

 

．
（4）写出H₂S₂O₈在D₂¹⁸O中水解的两步反应方程式

 

、

 

．

Answer 1

考点：判断简单分子或离子的构型

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据SO₄^2-中心原子含有的共价键个数与孤电子对个数之和确定其空间构型，根据硫原子均位于由氧原子组成的四面体的中心，且所有原子的最外层电子均满足8电子结构画图；
（2）S₂O₈^2-中存在一个过氧键（-O-O-）、S-O键、S=O键，根据化合价代数和等于所带电荷计算S₂O₈^2-中氧、硫元素的化合价；
（3）S₂O₈^2-中两个硫原子间存在过氧键，此过氧键中氧元素的化合价为-1价；
（4）过二硫酸可以看成是过氧化氢H-O-O-H中H原子被亚硫酸氢根HSO₃^-取代所得，所以水解得到过氧化氢；

解答： 解：（1）SO₄^2-的价电子对数=

6+2

2

=4，形成四条杂化轨道，S原子的杂化方式为sp³，形成四面体结构，价电子对数=孤电子对数+配位原子数，可知孤电子对数为0，所以为正四面体结构，用实心圆点“●”和空心圆点“○”，所以SO₄^2-的立体结构图为：，
故答案为：；
（2）过二硫酸中存在1个过氧键（-O-O-）、4个S=O键，4个S-O键，结构简式为，所以4个S=O键中，4个O原子显-2价、过氧键（-O-O-）2个O原子显-1价，4个S-O键中4个O原子显-2价，所以硫元素显+6价，
故答案为：；氧元素的化合价有-1、-2，硫元素的化合价为+6；
（3）S₂O₈^2-中过氧键（-O-O-）2个O原子显-1价，可降为稳定价态-2价，具有强氧化性，
故答案为：S₂O₈^2-中两个硫原子间存在过氧键，此过氧键中氧元素的化合价为-1价；
（4）过二硫酸可以看成是过氧化氢H-O-O-H中H原子被亚硫酸氢根HSO₃^-取代所得，所以水解H₂S₂O₈+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+HSO₅D；HSO₅D+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+D₂O₂，到过氧化氢，
故答案为：H₂S₂O₈+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+HSO₅D；HSO₅D+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+D₂O₂．

点评：本题主要考查了关于过二硫酸根离子结构的有关知识，掌握过二硫酸中存在1个过氧键（-O-O-）、4个S=O键，4个S-O键的化学键是解答的关键，题目难度中等．