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2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）H₂Se的酸性比H₂S

 

（填“强”或“弱”）．气态SeO₃分子的立体构型为

 

，SO₃^2-离子的立体构型为

 

；
（4）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；
①H₂SeO₄和H₂SeO₃第一步电离程度大于第二部电离的原因：

 

；
②H₂SeO₄和H₂SeO₃酸性强的原因：

 

；
（5）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1所示，其晶胞边长为540.0pm，a位置S^2-离子与b位置Zn²⁺离子之间的距离为

 

pm（列式表示）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系,元素电离能、电负性的含义及应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：

分析：（1）由S₈分子结构可知，在S₈分子中S原子成键电子对数为2，孤电子对数为2，即价层电子对数为4；
（2）同主族元素从上到下元素的第一电离能逐渐减小；
（3）根据中心原子形成的价层电子对判断杂化类型和分子的立体构型；
（4））①酸第一步电离产生的酸根阴离子带有负电荷，由于异种电荷相互吸引，第一步产生的H⁺抑制第二步电离11；
②H₂SeO₃的分子结构为，Se为+4价，而H₂SeO₄的分子结构为，Se为+6价，后者Se原子吸电子能力强；
（5）第一问我们常碰到，后面一问要注意四个Zn²⁺在体内的四个小立方体的中心，不在同一平面上，过b向上面作垂线，构成直角三角形，两边分别为

2

4

；

1

4

a，即可求出斜边为

3

4

a（a 为晶胞边长）．

解答： 解：（1）由S₈分子结构可知，在S₈分子中S原子成键电子对数为2，孤电子对数为2，即价层电子对数为4，因此S原子采用的杂化轨道方式为sp³，故答案为：sp³；
（2）同主族元素从上到下元素的第一电离能逐渐减小，则有O＞S＞Se，故答案为：O＞S＞Se；
（3）同主族元素对应的氢化物中，元素的非金属性越强，对应的氢化物的酸性越弱，则H₂Se的酸性比H₂S强，
气态SeO₃分子中Se形成3个δ键，没有孤电子对，为平面三角形分子，SO₃^2-中S形成3个δ键，孤电子对数为

6+2-2×3

2

=1，则为三角锥形，
故答案为：强；平面三角形；三角锥形；
（4）①酸第一步电离产生的酸根阴离子带有负电荷，吸引H⁺，同时产生的H⁺抑制第二步电离，所以H₂SeO₄和H₂SeO₃第一步电离程度大于第二部电离程度，导致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，
故答案为：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的分子结构为，Se为+4价，而H₂SeO₄的分子结构为，Se为+6价，后者Se原子吸电子能力强，导致Se-O-H中的O原子更向Se偏移，则羟基上氢原子更容易电离出H⁺，
故答案为：H₂SeO₃和H₂SeO₄可表示为 （HO）SeO₂和 （HO）₂SeO₂．H₂SeO₃中Se为+4价，而H₂SeO₄中Se为+6价，正电性更高．导致Se-O-H中的O原子更向Se偏移，越易电离出H⁺；
（5）晶胞中含有S离子位于顶点和面心，共含有8×

1

8

+6×

1

2

=4，Zn离子位于体心，共4个，则晶胞中平均含有4个ZnS，四个Zn²⁺在体内的四个小立方体的中心，不在同一平面上，过b向上面作垂线，构成直角三角形，两边分别为

2

4

；

1

4

a，即可求出斜边为

3

4

a（a 为晶胞边长），则a位置S^2-离子与b位置Zn²⁺离子之间的距离为

3

4

×540.0pm=135

3

pm或

270

1-cos109°28′

或

135 2

sin 109°28′ 2

，
故答案为：135

3

pm或

270

1-cos109°28′

或

135 2

sin 109°28′ 2

．

点评：本题综合考查物质结构与性质相关知识，涉及杂化轨道、第一电离能、电负性、电子排布式、分子的立体构型、晶胞的计算等，难度较大，需要学生具有扎实的基础与灵活运用的能力．