Question

【题目】中国炼丹家约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化鑰石(即石金)的技艺：将炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿(主要成分Cu2O和木炭粉混合加热至800℃左右可制得与黄金相似的输石金。回答下列问题：

(1)锌元素基态原子的价电子排布式为___________，铜元素基态原子中的未成对电子数为___________。

(2)硫酸锌溶于过量氨水形成[Zn(NH3)]SO4溶液。

①[Zn(NH3)4]SO4中，阴离子的立体构型是___________， [Zn(NH3)4]2+中含有的化学键有_______。

②NH3分子中，中心原子的轨道杂化类型为___________， NH3在H2O中的溶解度___________(填“大”或“小”)，原因是_________________________________。

(3)铜的第一电离能为I1(Cu)=745.5 kJ·mol－1，第二电离能为l2(Cu)=1957.9 kJ·mol－1，锌的第一电离能为I1(Zn)=906.4 kJ·mol－1，第二电离能为I2(Zn)=1733.3kJ·mo1－1，I2(Cu)>I2(Zn)的原因是_______________

(4)Cu2O晶体的晶胞结构如图所示。O2－的配位数为___________；若Cu2O的密度为dg·cm－3，则晶胞参数a=___________nm。

Answer 1

【答案】3d104s2 1 正四面体 配位键和极性共价键 sp3 大 NH3分子和H2O分子均为极性分子，且NH3分子和H2O分子之间能形成氢键 铜失去的是全充满的3d10电子，而锌失去的是半充满的4s1电子，4s能级的能量低于3d能级的能量 4

【解析】

（1）基态锌原子的核外电子排布式为：[Ar]3d104s2，故其价电子排布式为3d104s2；基态铜元素的核外电子排布式为：[Ar]3d104s1，其4s能级轨道中有1个未成对电子；

（2）①[Zn(NH3)4]SO4中，阴离子为SO42-，中心原子S的孤电子对数=（6+2-4×2）=0，SO42-离子的价层电子对数为4，故其空间立体构型为正四面体；[Zn(NH3)4]2+为配位离子，N与H之间的化学键是极性共价键，N与Zn2+之间是配位键，故[Zn(NH3)4]2+中含有的化学键有极性共价键和配位键；

②NH3分子中成键电子对数为3，孤电子对数为1，故中心原子的轨道杂化类型为sp3；NH3在水中的溶解度极大（1:700）；其原因是：NH3分子和H2O分子均为极性分子，且NH3分子和H2O分子之间能形成氢键；

（3）Cu的第二电离能大于Zn的第二电离能的原因是：铜失去的是全充满的3d10电子，而锌失去的是半充满的4s1电子，4s能级的能量低于3d能级的能量，因此Cu的第二电离能大于Zn的第二电离能；

（4）由晶胞图可知，O2-位于四个Cu+形成的正四面体的体心内，故O2-的配位数为4。由均摊法可知，一个晶胞中含有8×1/8+1=2个O2-和4个Cu+，即一个晶胞中含有两个Cu2O，一个晶胞的质量为，由此可知晶胞参数a=cm=。