Question

【题目】锌及锌的化合物应用广泛。例如，测定铜合金中的铅、锌时要利用锌配离子的下列反应：

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

(1)基态Zn2+的电子排布式为_____________，基态 C原子核外电子占据_____个不同原子轨道。

(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________，HOCH2CN分子中含有的σ键与π键数目之比为_________。

(3)HCHO分子中碳原子轨道的杂化类型是________，福尔马林是HCHO的水溶液，HCHO极易与水互溶的主要原因是_________________________。

(4)[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN－之间的化学键称为_________，提供孤电子对的成键原子是________。

(5)Zn与S形成某种化合物的晶胞如图所示。

①Zn2＋填入S2－组成的___________空隙中；

②已知晶体密度为d g/cm3，该晶胞的边长表达式为______pm(写计算表达式)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d10（或[Ar]3d10） 4 N＞O＞C 3:1 sp2 HCHO与水分子间存在氢键 配位键 C 正四面体

【解析】

(1)Zn位于周期表中第4周期第ⅡB族，C的基态核外电子排布式为1s22s22p2；

(2)C、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，据此答题，单键为σ键，三键中一根为σ键，两根为π键；

(3)利用甲醛中的成键来分析碳原子的杂化类型，HCHO极易与水互溶，考虑形成氢键；

(4)含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，提供孤电子对的成键原子是C原子；

(5)①ZnS和金刚石晶胞的相似性，根据立体几何分析Zn2+在S2-中的填隙方式；

②根据晶体密度公式d＝计算，其中z为一个晶胞的粒子数，Mr为一个粒子的相对质量，V为一个晶胞的体积。

(1)Zn位于周期表中第4周期第ⅡB族，则其基态核外电子排布式为：[Ar]3d10；C的基态核外电子排布式为1s22s22p2，则轨道表达式为，占据4个不同的原子轨道；

(2)C、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C；单键为σ键，三键中一根为σ键，两根为π键，HOCH2CN分子中含有的σ键有6个，含有π键数目为2，所以含有的σ键与π键数目之比为3:1；

(3)甲醛分子中含有碳氧双键，1个甲醛分子中含有2个碳氢σ键，1个碳氧σ键，共有3个σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化，因甲醛中碳原子采取sp2杂化；福尔马林是HCHO的水溶液，HCHO极易与水互溶是因为HCHO与水分子间存在氢键；

(4)含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，Zn2+提供空轨道、CN-中C原子提供孤电子对而形成配位键，提供孤电子对的成键原子是C原子；

(5)①ZnS和金刚石晶胞的相似性，S2-形成的是正四面体结构，则Zn2+填在了S2+形成的正四面体空隙中；

②取1mol晶胞，则有NA个晶胞，设晶胞参数为acm，则一个晶胞的体积为V=a3cm3，对于立方晶胞，顶点粒子占，面心粒子占，内部粒子为整个晶胞所有，则一个ZnS晶胞中，含有Zn的数目为8×+6×＝4，含有S的数目为4，因此1molZnS的质量为m=4×(65+32)g=388g，已知晶体的密度为dg/cm3，则有d==g/cm3，解得：a=cm=pm。