Question

【题目】《汉书景帝纪》记载，我国用锌的历史可追溯到西汉或更早。请回答：

（1）基态Zn原子的价层电子轨道表达式为___；占据最高能层的电子，其电子云轮廓图形状为____。

（2）与相邻元素Ga相比，元素Zn的第一电离能较大的原因为___。

（3）Zn2+可与CN-、二苯硫腙等形成稳定配合物。

①CN-的结构式为___。

②每个二苯硫腙分子中，采取sp2杂化的原子有___个。

（4）卤化锌的熔点如表所示：

	ZnF2	ZnCl2	ZnBr2	ZnI2
熔点/℃	872	275	394	446

①ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的熔点呈表中变化规律的原因____。

②ZnF2的熔点远高于其它三种卤化锌，其原因为___。

（5）ZnS的某种晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度为dg．cm-3，S2-和Zn2+半径分别为apm、bpm，阿伏伽德罗常数的数值为NA。

①Zn2+的配位数为___。

②该晶胞中离子的体积占晶胞体积的百分率为__（列式即可）

Answer 1

【答案】 球形 Zn的价电子排布式是3d104s2，4s能级上电子处于全充满状态，较稳定，难以失去电子；而镓（31Ga）的价电子排布式为4s24p1，容易失去4p能级上的一个电子，故Ga的第一电离能比Zn的低 16 ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均为分子晶体且结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增强，故熔点依次升高 ZnF2属于离子晶体，熔化时需要破坏离子键，而其它三种晶体属于分子晶体，离子键的强度大于分子间作用力，故其熔点远高于其它三种卤化锌 4 ×100%

【解析】

（1）对于主族元素来说，价电子就是最外层电子，但对于Zn来说，它是副族（ⅡB），其价电子还与3d能级上的电子有关；当电子排布完成后，4s能级上的电子能量最高，4s能级电子云是球形；

（2）Zn与Ga在周期表中虽然是相邻元素，但价电子不一样，Zn的价电子排布式是3d104s2，而Ga的价电子排布式为4s24p1，结合洪特规则判断；

（3）①CN-与N2、CO是等电子体，它们的结构相似，其中N2的结构式为；

②双键碳和双键氮以及苯环碳均是sp2杂化；

（4）ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均为分子晶体且结构相似，而ZnF2属于离子晶体，它们的熔沸点由于晶体类型不同，影响它们熔沸点的作用力不同，应区别对待；

（5）这种ZnS晶胞不属于立方晶胞，上下两个底面是平行四边形，两个角呈120°、另两个角呈60°，这就决定了处于晶胞顶点上的8个S2-，有4个被12个晶胞共用，另4个被6个晶胞共用；处于棱上的4个Zn2+，有2个被6个晶胞共用、另2个被3个晶胞共用，这样就可以求出晶胞的组成。再根据密度与质量、体积的关系以及球的体积公式即可求得离子占晶胞体积的百分率。

（1）Zn的原子序数为30，其价电子排布式为3d104s2，价层电子轨道表达式为：；占据最高能层的电子处于4s能级上，所以是球形；

（2）第一电离能是从气态基态原子中去掉一个电子所需的能量，Zn的价电子排布式是3d104s2，4s能级上电子处于全充满状态，较稳定，难以失去电子；而镓（31Ga）的价电子排布式为4s24p1，容易失去4p能级上的一个电子，故Ga的第一电离能比Zn的低；

（3）①CN-与N2互为等电子体，等电子体具有相似的结构。N2的结构式为，故CN-的电子式为；

②每个二苯硫腙分子中，2个苯环的12个碳原子为sp2杂化，形成双键的硫原子、碳原子和2个氮原子也为sp2杂化，共计16个；

（4）①分子晶体熔沸点由分子间作用力大小决定，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均为分子晶体且结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增强，故熔点依次升高；

②晶体的熔沸点决定于晶体类型，一般来说熔沸点是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，ZnF2属于离子晶体，熔化时需要破坏离子键，而其它三种晶体属于分子晶体，离子键的强度大于分子间作用力，故其熔点远高于其它三种卤化锌；

（5）①由晶胞结构可知，每个Zn2+周围连有4个O2-，配位数为4；

②该一个晶胞中含有S2-的数目为：×4+×4+1=2；含Zn2+的数目为：×2+×2+1=2。即一个晶胞中含有2个ZnS，根据密度与质量、体积的关系可以求出一个晶胞的体积，即：d=，一个晶胞的体积是：V晶胞=cm3，S2-、Zn2+可以看做刚性球，球的体积公式是r3，故该晶胞中离子的体积占晶胞体积的百分率为：×100%=×100%。