Question

【题目】世界上最旱发现并使用锌的是中国，明朝末年《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。回答下列问題：

(1)基态Zn原子的核外电子所占据的最高能层符号为_____________，Zn2+基态核外电子排布式为_______________________。

(2)硫酸锌溶于过量的氨水可形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。

①[Zn(NH3)4]SO4中阴离子的空间构型为 _____________（用文字描述）；

②SO42-中，中心原子的轨道杂化类型为______________；

③写出一种与SO42-互为等电子体的分子的化学式_____________；

④NH3极易溶于水，除因为它们都是极性分子外，还因为_______________________。

(3)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为___________；

②已知该晶体的晶胞参数a=541 pm，其密度为___________g·cm-3（列出计算式即可）。

Answer 1

【答案】 N [Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10 正四面体 sp3 CCl4或SiCl4等 NH3 与 H2O之间可形成分子间氢键 NH3与H2O发生反应 ZnS 4×97 /NA×（541×1010）3

【解析】（1）根据Zn在周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四个能层及核外电子排布式写法解答；

（2）在[Zn（NH3）4]SO4中，阴离子为SO42，根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断空间构型和杂化类型；根据等电子体的原理找出与SO42-互为等电子体粒子；NH3容易与水分子形成分子间氢键；
（3）①根据晶胞晶体中组成粒子的计算方法确定S2-、Zn2+的个数，进一步确定化学式；

②根据晶胞的密度计算公式进行计算。

（1）Zn的核电荷数是30，在Zn在周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四个能层，分别是K、L、M、N，所以最高能层符号为N；Zn2+基态核外电子排布式为：[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10；正确答案：N；[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10；

（2）①根据价层电子对互斥模型， SO42中价电子对数为：（6+4×0+2）÷2=4，价电子对全是成键电子对，所以SO42的空间构型是正四面体，正确答案：正四面体；

②SO42的空间构型是正四面体，根据杂化轨道理论，中心原子S的杂化类型为sp3杂化，正确答案：sp3；

③等电子体是指在原子数相同下，原子的价电子数相同的粒子，通常采用元素上下左右平移法，同时调整电子数来确定等电子体粒子，因此，与SO42互为等电子体的有PO43， ClO4，CCl4 ，SiCl4， SiF4等，符合题干要求是分子的有CCl4 ，SiCl4， SiF4，正确答案为： CCl4 ，SiCl4， SiF4；

④NH3极易溶于水，除因为它们都是极性分子，NH3容易与水分子形成分子间氢键，同时还发生化学反应，其方程式为：NH3+H2ONH3·H2O，正确答案：NH3 与 H2O之间可形成分子间氢键，NH3与H2O发生反应；

（3）①对于立方晶胞，顶点粒子占1/8，面心粒子占1/2，晶胞内部原子为整个晶胞所有，则一个ZnS晶胞中，Zn2+个数为8×1/8+6×1/2=4，S2-个数为4，因此该化合物化学式为ZnS，正确答案为：ZnS；
②取1mol晶胞，则有NA个晶胞，已知晶胞参数为a=541pm，则一个晶胞的体积为V0=（541×1010）3cm3，1molZnS晶胞中，有4molZn2+和4molS2-，则一个晶胞的质量为m=4mol×65g/mol+4mol×32g/mol=4×97g，因此晶胞的密度为ρ=m/NAV0=4×97 g/[NA×（541×1010）3]cm3，所以正确答案：4×97 /[NA×（541×1010）3]g·cm-3。