Question

【題目】鋅及鋅的化合物應用廣泛。例如，測定銅合金中的鉛、鋅時要利用鋅配離子的下列反應：

[Zn(CN)4]2-＋4HCHO＋4H2O==Zn2+＋4HOCH2CN＋4OH－，回答下列問題：

(1)基態(tài)Zn2+的電子排布式為_____________，基態(tài) C原子核外電子占據(jù)_____個不同原子軌道。

(2)C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為___________，HOCH2CN分子中含有的σ鍵與π鍵數(shù)目之比為_________。

(3)HCHO分子中碳原子軌道的雜化類型是________，福爾馬林是HCHO的水溶液，HCHO極易與水互溶的主要原因是_________________________。

(4)[Zn(CN)4]2-中Zn2+與CN－之間的化學鍵稱為_________，提供孤電子對的成鍵原子是________。

(5)Zn與S形成某種化合物的晶胞如圖所示。

①Zn2＋填入S2－組成的___________空隙中；

②已知晶體密度為d g/cm3，該晶胞的邊長表達式為______pm(寫計算表達式)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d10（或[Ar]3d10） 4 N＞O＞C 3:1 sp2 HCHO與水分子間存在氫鍵 配位鍵 C 正四面體

【解析】

(1)Zn位于周期表中第4周期第ⅡB族，C的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p2；

(2)C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，據(jù)此答題，單鍵為σ鍵，三鍵中一根為σ鍵，兩根為π鍵；

(3)利用甲醛中的成鍵來分析碳原子的雜化類型，HCHO極易與水互溶，考慮形成氫鍵；

(4)含有空軌道和含有孤電子對的原子之間易形成配位鍵，提供孤電子對的成鍵原子是C原子；

(5)①ZnS和金剛石晶胞的相似性，根據(jù)立體幾何分析Zn2+在S2-中的填隙方式；

②根據(jù)晶體密度公式d＝計算，其中z為一個晶胞的粒子數(shù)，Mr為一個粒子的相對質(zhì)量，V為一個晶胞的體積。

(1)Zn位于周期表中第4周期第ⅡB族，則其基態(tài)核外電子排布式為：[Ar]3d10；C的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p2，則軌道表達式為，占據(jù)4個不同的原子軌道；

(2)C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C；單鍵為σ鍵，三鍵中一根為σ鍵，兩根為π鍵，HOCH2CN分子中含有的σ鍵有6個，含有π鍵數(shù)目為2，所以含有的σ鍵與π鍵數(shù)目之比為3:1；

(3)甲醛分子中含有碳氧雙鍵，1個甲醛分子中含有2個碳氫σ鍵，1個碳氧σ鍵，共有3個σ鍵，則碳原子軌道的雜化類型為sp2雜化，因甲醛中碳原子采取sp2雜化；福爾馬林是HCHO的水溶液，HCHO極易與水互溶是因為HCHO與水分子間存在氫鍵；

(4)含有空軌道和含有孤電子對的原子之間易形成配位鍵，Zn2+提供空軌道、CN-中C原子提供孤電子對而形成配位鍵，提供孤電子對的成鍵原子是C原子；

(5)①ZnS和金剛石晶胞的相似性，S2-形成的是正四面體結(jié)構(gòu)，則Zn2+填在了S2+形成的正四面體空隙中；

②取1mol晶胞，則有NA個晶胞，設晶胞參數(shù)為acm，則一個晶胞的體積為V=a3cm3，對于立方晶胞，頂點粒子占，面心粒子占，內(nèi)部粒子為整個晶胞所有，則一個ZnS晶胞中，含有Zn的數(shù)目為8×+6×＝4，含有S的數(shù)目為4，因此1molZnS的質(zhì)量為m=4×(65+32)g=388g，已知晶體的密度為dg/cm3，則有d==g/cm3，解得：a=cm=pm。