Question

【題目】《漢書景帝紀(jì)》記載，我國(guó)用鋅的歷史可追溯到西漢或更早。請(qǐng)回答：

（1）基態(tài)Zn原子的價(jià)層電子軌道表達(dá)式為___；占據(jù)最高能層的電子，其電子云輪廓圖形狀為____。

（2）與相鄰元素Ga相比，元素Zn的第一電離能較大的原因?yàn)?/span>___。

（3）Zn2+可與CN-、二苯硫腙等形成穩(wěn)定配合物。

①CN-的結(jié)構(gòu)式為___。

②每個(gè)二苯硫腙分子中，采取sp2雜化的原子有___個(gè)。

（4）鹵化鋅的熔點(diǎn)如表所示：

	ZnF2	ZnCl2	ZnBr2	ZnI2
熔點(diǎn)/℃	872	275	394	446

①ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的熔點(diǎn)呈表中變化規(guī)律的原因____。

②ZnF2的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于其它三種鹵化鋅，其原因?yàn)?/span>___。

（5）ZnS的某種晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知該晶體的密度為dg．cm-3，S2-和Zn2+半徑分別為apm、bpm，阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值為NA。

①Zn2+的配位數(shù)為___。

②該晶胞中離子的體積占晶胞體積的百分率為__（列式即可）

Answer 1

【答案】 球形 Zn的價(jià)電子排布式是3d104s2，4s能級(jí)上電子處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，難以失去電子；而鎵（31Ga）的價(jià)電子排布式為4s24p1，容易失去4p能級(jí)上的一個(gè)電子，故Ga的第一電離能比Zn的低 16 ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)，故熔點(diǎn)依次升高 ZnF2屬于離子晶體，熔化時(shí)需要破壞離子鍵，而其它三種晶體屬于分子晶體，離子鍵的強(qiáng)度大于分子間作用力，故其熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于其它三種鹵化鋅 4 ×100%

【解析】

（1）對(duì)于主族元素來說，價(jià)電子就是最外層電子，但對(duì)于Zn來說，它是副族（ⅡB），其價(jià)電子還與3d能級(jí)上的電子有關(guān)；當(dāng)電子排布完成后，4s能級(jí)上的電子能量最高，4s能級(jí)電子云是球形；

（2）Zn與Ga在周期表中雖然是相鄰元素，但價(jià)電子不一樣，Zn的價(jià)電子排布式是3d104s2，而Ga的價(jià)電子排布式為4s24p1，結(jié)合洪特規(guī)則判斷；

（3）①CN-與N2、CO是等電子體，它們的結(jié)構(gòu)相似，其中N2的結(jié)構(gòu)式為；

②雙鍵碳和雙鍵氮以及苯環(huán)碳均是sp2雜化；

（4）ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，而ZnF2屬于離子晶體，它們的熔沸點(diǎn)由于晶體類型不同，影響它們?nèi)鄯悬c(diǎn)的作用力不同，應(yīng)區(qū)別對(duì)待；

（5）這種ZnS晶胞不屬于立方晶胞，上下兩個(gè)底面是平行四邊形，兩個(gè)角呈120°、另兩個(gè)角呈60°，這就決定了處于晶胞頂點(diǎn)上的8個(gè)S2-，有4個(gè)被12個(gè)晶胞共用，另4個(gè)被6個(gè)晶胞共用；處于棱上的4個(gè)Zn2+，有2個(gè)被6個(gè)晶胞共用、另2個(gè)被3個(gè)晶胞共用，這樣就可以求出晶胞的組成。再根據(jù)密度與質(zhì)量、體積的關(guān)系以及球的體積公式即可求得離子占晶胞體積的百分率。

（1）Zn的原子序數(shù)為30，其價(jià)電子排布式為3d104s2，價(jià)層電子軌道表達(dá)式為：；占據(jù)最高能層的電子處于4s能級(jí)上，所以是球形；

（2）第一電離能是從氣態(tài)基態(tài)原子中去掉一個(gè)電子所需的能量，Zn的價(jià)電子排布式是3d104s2，4s能級(jí)上電子處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，難以失去電子；而鎵（31Ga）的價(jià)電子排布式為4s24p1，容易失去4p能級(jí)上的一個(gè)電子，故Ga的第一電離能比Zn的低；

（3）①CN-與N2互為等電子體，等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)。N2的結(jié)構(gòu)式為，故CN-的電子式為；

②每個(gè)二苯硫腙分子中，2個(gè)苯環(huán)的12個(gè)碳原子為sp2雜化，形成雙鍵的硫原子、碳原子和2個(gè)氮原子也為sp2雜化，共計(jì)16個(gè)；

（4）①分子晶體熔沸點(diǎn)由分子間作用力大小決定，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)，故熔點(diǎn)依次升高；

②晶體的熔沸點(diǎn)決定于晶體類型，一般來說熔沸點(diǎn)是：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，ZnF2屬于離子晶體，熔化時(shí)需要破壞離子鍵，而其它三種晶體屬于分子晶體，離子鍵的強(qiáng)度大于分子間作用力，故其熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于其它三種鹵化鋅；

（5）①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)Zn2+周圍連有4個(gè)O2-，配位數(shù)為4；

②該一個(gè)晶胞中含有S2-的數(shù)目為：×4+×4+1=2；含Zn2+的數(shù)目為：×2+×2+1=2。即一個(gè)晶胞中含有2個(gè)ZnS，根據(jù)密度與質(zhì)量、體積的關(guān)系可以求出一個(gè)晶胞的體積，即：d=，一個(gè)晶胞的體積是：V晶胞=cm3，S2-、Zn2+可以看做剛性球，球的體積公式是r3，故該晶胞中離子的體積占晶胞體積的百分率為：×100%=×100%。