Question

20．ⅥA族的氧、硫、硒（Se）、碲（Te）等元素在化合物中常表現(xiàn)出多種化合價(jià)，含ⅥA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）Se原子中電子占據(jù)的最高能層符號(hào)是N，該能層具有的原子軌道數(shù)為4，其核外M層電子的排布式為3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）S單質(zhì)的常見(jiàn)形式為S₈，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖1所示，S原子采用的軌道雜化方式是sp³；

（3）H₂Se的酸性比H₂S強(qiáng)（填“強(qiáng)”或“弱”）．氣態(tài)SeO₃分子的立體構(gòu)型為平面正三角形，SO₄^2-離子的立體構(gòu)型為正四面體；
（4）含氧酸可表示為：（HO）_mRO_n，酸的強(qiáng)度與酸中的非羥基氧原子數(shù)n有關(guān)，n越大，酸性越強(qiáng)．一般n=0 弱酸，n=1 中強(qiáng)酸，n=2強(qiáng)酸，n=3 超強(qiáng)酸．
據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)可知硼酸（H₃BO₃）是一元弱酸，而亞磷酸是中強(qiáng)酸（H₃PO₃）
①寫(xiě)出硼酸（H₃BO₃）的電離方程式H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺．
②寫(xiě)出亞磷酸與過(guò)量的NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式H₂PO₃+2NaOH=Na₂HPO₃+2H₂O．
（5）ZnS在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛．立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示，ZnS的密度為d g•cm^-3，則其晶胞中a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×97}{d{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（列式表示）．

Answer 1

分析 （1）Se元素34號(hào)元素，其核外電子的排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁴；
（2）由S₈分子結(jié)構(gòu)可知，在S₈分子中S原子成鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為2，即雜化軌道數(shù)目為4；
（3）鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小，化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，氫化物越容易電離；計(jì)算中心原子的價(jià)層電子對(duì)、孤電子對(duì)確定微粒構(gòu)型；
（4）①硼酸結(jié)構(gòu)式為，屬于一元弱酸，說(shuō)明硼酸本身不能電離出H⁺，它的電離必須有H₂O參加，電離后形成[B（OH）₄]^-與H⁺；
②H₃PO₃是中強(qiáng)酸，非羥基氧原子數(shù)為1，含有2個(gè)羥基，屬于二元酸；
（5）a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子位于晶胞體對(duì)角線(xiàn)上，黑色球到側(cè)面距離均相等，過(guò)晶胞中左側(cè)2個(gè)黑色球、右側(cè)2個(gè)黑色球及面心白色球作左、右側(cè)面的平行面，可以將體對(duì)角線(xiàn)4等份，即a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子的距離為晶胞體對(duì)角線(xiàn)的$\frac{1}{4}$．利用均攤法計(jì)算晶胞中Zn、S原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算晶胞體積，計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，進(jìn)而計(jì)算晶胞體對(duì)角線(xiàn)．

解答 解：（1）Se元素34號(hào)元素，其核外電子的排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁴，Se原子中電子占據(jù)的最高能層是N能層，該能層具有的原子軌道數(shù)為4，其核外M層電子的排布式為3s²3p⁶3d¹⁰，
故答案為：N；4；3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）由S₈分子結(jié)構(gòu)可知，在S₈分子中S原子成鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為2，雜化軌道數(shù)目為4，因此S原子采用的雜化軌道方式為sp³，
故答案為：sp³；
（3）H-Se鍵長(zhǎng)＞H-S鍵長(zhǎng)，故H-S鍵能更大，更穩(wěn)定，在水中更難電離，H₂Se的酸性比H₂S強(qiáng)，
氣態(tài)SeO₃分子中Se形成3個(gè)δ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為平面三角形分子，SO₄^2-中S形成4個(gè)δ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為 $\frac{6+2-2×4}{2}$=0，則為正四面體，
故答案為：強(qiáng)；平面三角形；正四面體；
（4）①硼酸結(jié)構(gòu)式為，屬于一元弱酸，說(shuō)明硼酸本身不能電離出H⁺，它的電離必須有H₂O參加，電離后形成[B（OH）₄]^-與H⁺，其電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
②H₃PO₃是中強(qiáng)酸，非羥基氧原子數(shù)為1，含有2個(gè)羥基，屬于二元酸，則1molH₃PO₃可以消耗2molNaOH，所以亞磷酸與過(guò)量的NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂PO₃+2NaOH=Na₂HPO₃+2H₂O；
故答案為：H₂PO₃+2NaOH=Na₂HPO₃+2H₂O；
（5）a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子位于晶胞體對(duì)角線(xiàn)上，黑色球到側(cè)面距離均相等，過(guò)晶胞中左側(cè)2個(gè)黑色球、右側(cè)2個(gè)黑色球及面心白色球作左、右側(cè)面的平行面，可以將體對(duì)角線(xiàn)4等份，即a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子的距離為晶胞體對(duì)角線(xiàn)的$\frac{1}{4}$．
該晶胞中S^2-個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Zn²⁺個(gè)數(shù)=4，故晶胞質(zhì)量為4×$\frac{97}{{N}_{A}}$g，ZnS的密度為d g•cm^-3，則晶胞棱長(zhǎng)=$\root{3}{\frac{4×\frac{97}{{N}_{A}}g}{dg．c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{4×97}{d{N}_{A}}}$cm，則晶胞體對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度為$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4×97}{d{N}_{A}}}$cm，故a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×97}{d{N}_{A}}}$cm=離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×97}{d{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×97}{d{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，（5）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，難度中等．