Question

【題目】世界上最旱發(fā)現(xiàn)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(guān)于煉鋅技術(shù)的記載。回答下列問題：

(1)基態(tài)Zn原子的核外電子所占據(jù)的最高能層符號為_____________，Zn2+基態(tài)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(gòu)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(xué)式_____________；

④NH3極易溶于水，除因?yàn)樗鼈兌际菢O性分子外，還因?yàn)?/span>_______________________。

(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(xué)式為___________；

②已知該晶體的晶胞參數(shù)a=541 pm，其密度為___________g·cm-3（列出計(jì)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(fā)生反應(yīng) ZnS 4×97 /NA×（541×1010）3

【解析】（1）根據(jù)Zn在周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四個(gè)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(jù)價(jià)層電子對互斥模型和雜化軌道理論判斷空間構(gòu)型和雜化類型；根據(jù)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(jù)晶胞晶體中組成粒子的計(jì)算方法確定S2-、Zn2+的個(gè)數(shù)，進(jìn)一步確定化學(xué)式；

②根據(jù)晶胞的密度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

（1）Zn的核電荷數(shù)是30，在Zn在周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四個(gè)能層，分別是K、L、M、N，所以最高能層符號為N；Zn2+基態(tài)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(jù)價(jià)層電子對互斥模型， SO42中價(jià)電子對數(shù)為：（6+4×0+2）÷2=4，價(jià)電子對全是成鍵電子對，所以SO42的空間構(gòu)型是正四面體，正確答案：正四面體；

②SO42的空間構(gòu)型是正四面體，根據(jù)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(shù)相同下，原子的價(jià)電子數(shù)相同的粒子，通常采用元素上下左右平移法，同時(shí)調(diào)整電子數(shù)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?yàn)樗鼈兌际菢O性分子，NH3容易與水分子形成分子間氫鍵，同時(shí)還發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(fā)生反應(yīng)；

（3）①對于立方晶胞，頂點(diǎn)粒子占1/8，面心粒子占1/2，晶胞內(nèi)部原子為整個(gè)晶胞所有，則一個(gè)ZnS晶胞中，Zn2+個(gè)數(shù)為8×1/8+6×1/2=4，S2-個(gè)數(shù)為4，因此該化合物化學(xué)式為ZnS，正確答案為：ZnS；
②取1mol晶胞，則有NA個(gè)晶胞，已知晶胞參數(shù)為a=541pm，則一個(gè)晶胞的體積為V0=（541×1010）3cm3，1molZnS晶胞中，有4molZn2+和4molS2-，則一個(gè)晶胞的質(zhì)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。