Question

19．锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用．
①锌在元素周期表中的位置是：第四周期第ⅡB族．
②葡萄糖酸锌[CH₂OH（CHOH）₄ COO]₂Zn是目前市场上流行的补锌剂．写出Zn²⁺基态电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰，葡萄糖分子[CH₂OH（CHOH）₄CHO]中碳原子杂化方式有sp²、sp³．
③Zn²⁺能与NH₃形成配离子[Zn（NH₃）₄]²⁺．配位体NH₃分子属于极性分子（填“极性分子”或“非极性分子”）；在[Zn（NH₃）₄]²⁺中，Zn²⁺位于正四面体中心，N位于正四面体的顶点，试在图1中表示出[Zn（NH₃）₄]²⁺中Zn²⁺与N之间的化学键．
④图2示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通过共价键结合，该化合物的Zn与X的原子个数之比为1：1；
⑤在④的晶胞（图2）中，如果只考查X的排列方式，则X的堆积方式属于金属晶体堆积方式中的面心立方最密堆积；设该晶胞中Zn的半径为r₁ cm，其相对原子质量为M₁，X的半径为r₂cm，其相对原子质量为M₂，则该晶体的密度为$\frac{3\sqrt{3}（{M}_{1}+{M}_{2}）}{16{N}_{A}（{r}_{1}+{r}_{2}）^{3}}$g/cm³（写出含有字母的表达式）．

Answer 1

分析 ①Zn的原子序数是30，在第四周期第ⅡB 族；
②葡萄糖里有两种碳原子，葡萄糖是无羟基醛，所以，一种是以sp³杂化（接羟基的碳），一种是以sp²杂化（醛基里的碳）；
③同种元素之间形成非极性共价键，不同元素之间形成极性共价键，分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为极性分子，以极性键结合的双原子一定为极性分子，以极性键结合的多原子分子如结构对称，正负电荷的重心重合，电荷分布均匀，则为非极性分子；[Zn（NH₃）₄]²⁺中Zn²⁺与N之间的化学键是配位键；
④利用均摊法可计算出晶胞中原子个数，据此得出原子个数比；
⑤根据晶胞结构图可知，X原子分布在晶胞立方体的顶点和面心上，是面心立方最密堆积，根据$ρ=\frac{m}{V}$，可算出密度．

解答 解：①Zn的原子序数是30，其电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，由电子排布式可知该元素为第四周期第ⅡB族，故答案为：第四周期第ⅡB族；
②Zn²⁺基态电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰ ，葡萄糖里有两种碳原子，葡萄糖是无羟基醛，所以，一种是以sp3杂化（接羟基的碳），一种是以sp2杂化（醛基里的碳），
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰；sp²、sp³；
③配位体NH₃分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的，不对称的，是极性分子；[Zn（NH₃）₄]²⁺中Zn²⁺与N之间的化学键是配位键，
故答案为：极性分子；   ；
④根据晶胞结构图可知，晶胞中锌的个数为4，X的个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以锌原子与X原子的个数比为1：1，故答案为：1：1；
⑤根据晶胞结构图可知，X原子分布在晶胞立方体的顶点和面心上，是面心立方最密堆积，在每个晶胞中含有4个锌原子和4个X原子，在晶胞结构中，晶胞的体对角线长度为4（r₁+r₂），所以晶胞的边长为$\frac{4（{r}_{1}+{r}_{2}）}{\sqrt{3}}$，根据$ρ=\frac{m}{V}$，可知密度为$\frac{\frac{4（{M}_{1}+{M}_{2}）}{{N}_{A}}}{[\frac{4（{r}_{1}+{r}_{2}）}{\sqrt{3}}]^{3}}$g/cm³=$\frac{3\sqrt{3}（{M}_{1}+{M}_{2}）}{16{N}_{A}（{r}_{1}+{r}_{2}）^{3}}$g/cm³，故答案为：面心立方最密；$\frac{3\sqrt{3}（{M}_{1}+{M}_{2}）}{16{N}_{A}（{r}_{1}+{r}_{2}）^{3}}$．

点评 本题考查元素位置、核外电子排布式的书写、极性分子、晶胞的计算、原子轨道杂化方式及杂化类型判断、晶体类型的判断等，难度较大，掌握晶胞的计算是解题的关键