Question

SO₄^2-和 S₂O₈^2-（過二硫酸根離子）結構中，硫原子均位于由氧原子組成的四面體的中心，且所有原子的最外層電子均滿足8電子結構．已知S₂O₈^2-中兩個硫原子間存在過氧鍵，S₂O₈^2-有強氧化性，它能分步水解產生過氧化氫．
（1）畫出SO₄^2-的立體結構圖，分別用實心圓點“●”和空心圓點“○”描出氧原子和硫原子的位置

 

．
（2）寫出過二硫酸的結構簡式

 

，確定氧、硫元素的化合價

 

．
（3）請描述S₂O₈^2-有強氧化性的原因

 

．
（4）寫出H₂S₂O₈在D₂¹⁸O中水解的兩步反應方程式

 

、

 

．

Answer 1

考點：判斷簡單分子或離子的構型

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）根據SO₄^2-中心原子含有的共價鍵個數與孤電子對個數之和確定其空間構型，根據硫原子均位于由氧原子組成的四面體的中心，且所有原子的最外層電子均滿足8電子結構畫圖；
（2）S₂O₈^2-中存在一個過氧鍵（-O-O-）、S-O鍵、S=O鍵，根據化合價代數和等于所帶電荷計算S₂O₈^2-中氧、硫元素的化合價；
（3）S₂O₈^2-中兩個硫原子間存在過氧鍵，此過氧鍵中氧元素的化合價為-1價；
（4）過二硫酸可以看成是過氧化氫H-O-O-H中H原子被亞硫酸氫根HSO₃^-取代所得，所以水解得到過氧化氫；

解答： 解：（1）SO₄^2-的價電子對數=

6+2

2

=4，形成四條雜化軌道，S原子的雜化方式為sp³，形成四面體結構，價電子對數=孤電子對數+配位原子數，可知孤電子對數為0，所以為正四面體結構，用實心圓點“●”和空心圓點“○”，所以SO₄^2-的立體結構圖為：，
故答案為：；
（2）過二硫酸中存在1個過氧鍵（-O-O-）、4個S=O鍵，4個S-O鍵，結構簡式為，所以4個S=O鍵中，4個O原子顯-2價、過氧鍵（-O-O-）2個O原子顯-1價，4個S-O鍵中4個O原子顯-2價，所以硫元素顯+6價，
故答案為：；氧元素的化合價有-1、-2，硫元素的化合價為+6；
（3）S₂O₈^2-中過氧鍵（-O-O-）2個O原子顯-1價，可降為穩定價態-2價，具有強氧化性，
故答案為：S₂O₈^2-中兩個硫原子間存在過氧鍵，此過氧鍵中氧元素的化合價為-1價；
（4）過二硫酸可以看成是過氧化氫H-O-O-H中H原子被亞硫酸氫根HSO₃^-取代所得，所以水解H₂S₂O₈+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+HSO₅D；HSO₅D+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+D₂O₂，到過氧化氫，
故答案為：H₂S₂O₈+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+HSO₅D；HSO₅D+D₂¹⁸O=HSO₃¹⁸OD+D₂O₂．

點評：本題主要考查了關于過二硫酸根離子結構的有關知識，掌握過二硫酸中存在1個過氧鍵（-O-O-）、4個S=O鍵，4個S-O鍵的化學鍵是解答的關鍵，題目難度中等．