Question

7．黑火藥是我國(guó)古代四大發(fā)明之一，它的爆炸反應(yīng)為：2KNO₃+3C+S═K₂S+N₂↑+3CO₂↑（已配平） 
（1）除S外，上列元素的第一電離能從大到小依次為N＞O＞C＞K；
（2）生成物中，K₂S的電子式為；含極性共價(jià)鍵的分子的中心原子軌道雜化類(lèi)型sp；
（3）已知CN^-與N₂結(jié)構(gòu)相似，推算HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1
（4）S的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為3s²3p⁴，S的一種化合物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)如下圖所示，其晶胞邊長(zhǎng)為540.0pm，密度為4.1g•cm³（列式并計(jì)算），a位置S^2-離子與b位置Zn²⁺離子之間的距離為$\frac{270}{\sqrt{1-cos109°28′}}$pm．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減��；
（2）K₂S中鉀離子和硫離子之間存在離子鍵，為離子化合物；生成物中含有極性共價(jià)鍵的分子是二氧化碳分子，該分子中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化類(lèi)型；（3）CN^-與N₂結(jié)構(gòu)相似，C原子與N原子之間形成三鍵，則HCN分子結(jié)構(gòu)式為H-C≡N，三鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，單鍵屬于σ鍵；
（4）S原子3s、3p電子為其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)S原子價(jià)電子排布式；該晶體中S^2-個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Zn²⁺個(gè)數(shù)=4，該晶胞中a、b離子個(gè)數(shù)之比=4：4=1：1，其密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$；
每個(gè)黑色小球連接4個(gè)白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，兩個(gè)白球之間的距離=270$\sqrt{2}$pm，設(shè)S^2-離子與Zn²⁺離子之間的距離為x，2x²-2x²cos109°28′=（270$\sqrt{2}$）²，據(jù)此計(jì)算x．

解答 解：（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減小，所以這幾種元素第一電離能大小順序是N＞O＞C＞K，
故答案為：N＞O＞C＞K；    
（2）K₂S中鉀離子和硫離子之間存在離子鍵，為離子化合物，電子式為；生成物中含有極性共價(jià)鍵的分子是二氧化碳分子，該分子中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化類(lèi)型為sp，
故答案為：； sp；
（3）CN^-與N₂結(jié)構(gòu)相似，C原子與N原子之間形成三鍵，則HCN分子結(jié)構(gòu)式為H-C≡N，三鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，單鍵屬于σ鍵，故HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為2：2=1：1，
故答案為：1：1；
（4）S原子3s、3p電子為其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)S原子價(jià)電子排布式為3s²3p⁴；該晶體中S^2-個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Zn²⁺個(gè)數(shù)=4，該晶胞中a、b離子個(gè)數(shù)之比=4：4=1：1，
該晶胞的邊長(zhǎng)為540.0pm=5.4×10^-8cm，則體積為1.57×10^-22cm³，該物質(zhì)的密度$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{（65+32）×4}{{N}_{A}}}{1.57×1{0}^{-22}}$g/cm³=4.1g/cm³；
每個(gè)黑色小球連接4個(gè)白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，兩個(gè)白球之間的距離=270$\sqrt{2}$pm，設(shè)S^2-離子與Zn²⁺離子之間的距離為x，2x²-2x²cos109°28′=（270$\sqrt{2}$）²，x=$\sqrt{\frac{（270\sqrt{2}）^{2}}{2（1-cos109°28′）}}$pm=$\frac{270}{\sqrt{1-cos109°28′}}$pm，
故答案為：3s²3p⁴；4.1；$\frac{270}{\sqrt{1-cos109°28′}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、電子式的書(shū)寫(xiě)、原子核外電子排布、原子雜化類(lèi)型判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算及知識(shí)綜合運(yùn)用能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．