Question

【題目】世界上最旱發現并使用鋅的是中國，明朝末年《天工開物》一書中有世界上最早的關于煉鋅技術的記載。回答下列問題：

(1)基態Zn原子的核外電子所占據的最高能層符號為_____________，Zn2+基態核外電子排布式為_______________________。

(2)硫酸鋅溶于過量的氨水可形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。

①[Zn(NH3)4]SO4中陰離子的空間構型為 _____________（用文字描述）；

②SO42-中，中心原子的軌道雜化類型為______________；

③寫出一種與SO42-互為等電子體的分子的化學式_____________；

④NH3極易溶于水，除因為它們都是極性分子外，還因為_______________________。

(3)Zn與S所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。

①該化合物的化學式為___________；

②已知該晶體的晶胞參數a=541 pm，其密度為___________g·cm-3（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】 N [Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10 正四面體 sp3 CCl4或SiCl4等 NH3 與 H2O之間可形成分子間氫鍵 NH3與H2O發生反應 ZnS 4×97 /NA×（541×1010）3

【解析】（1）根據Zn在周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四個能層及核外電子排布式寫法解答；

（2）在[Zn（NH3）4]SO4中，陰離子為SO42，根據價層電子對互斥模型和雜化軌道理論判斷空間構型和雜化類型；根據等電子體的原理找出與SO42-互為等電子體粒子；NH3容易與水分子形成分子間氫鍵；
（3）①根據晶胞晶體中組成粒子的計算方法確定S2-、Zn2+的個數，進一步確定化學式；

②根據晶胞的密度計算公式進行計算。

（1）Zn的核電荷數是30，在Zn在周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四個能層，分別是K、L、M、N，所以最高能層符號為N；Zn2+基態核外電子排布式為：[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10；正確答案：N；[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10；

（2）①根據價層電子對互斥模型， SO42中價電子對數為：（6+4×0+2）÷2=4，價電子對全是成鍵電子對，所以SO42的空間構型是正四面體，正確答案：正四面體；

②SO42的空間構型是正四面體，根據雜化軌道理論，中心原子S的雜化類型為sp3雜化，正確答案：sp3；

③等電子體是指在原子數相同下，原子的價電子數相同的粒子，通常采用元素上下左右平移法，同時調整電子數來確定等電子體粒子，因此，與SO42互為等電子體的有PO43， ClO4，CCl4 ，SiCl4， SiF4等，符合題干要求是分子的有CCl4 ，SiCl4， SiF4，正確答案為： CCl4 ，SiCl4， SiF4；

④NH3極易溶于水，除因為它們都是極性分子，NH3容易與水分子形成分子間氫鍵，同時還發生化學反應，其方程式為：NH3+H2ONH3·H2O，正確答案：NH3 與 H2O之間可形成分子間氫鍵，NH3與H2O發生反應；

（3）①對于立方晶胞，頂點粒子占1/8，面心粒子占1/2，晶胞內部原子為整個晶胞所有，則一個ZnS晶胞中，Zn2+個數為8×1/8+6×1/2=4，S2-個數為4，因此該化合物化學式為ZnS，正確答案為：ZnS；
②取1mol晶胞，則有NA個晶胞，已知晶胞參數為a=541pm，則一個晶胞的體積為V0=（541×1010）3cm3，1molZnS晶胞中，有4molZn2+和4molS2-，則一個晶胞的質量為m=4mol×65g/mol+4mol×32g/mol=4×97g，因此晶胞的密度為ρ=m/NAV0=4×97 g/[NA×（541×1010）3]cm3，所以正確答案：4×97 /[NA×（541×1010）3]g·cm-3。