Question

【题目】氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水，生成氢气和氧气。

（1）Zn2+基态核外电子排布式为

（2）与CNO－互为等电子体的分子、离子化学式分别为 、 (各写一种)

（3）ZnO是两性氧化物，能跟强碱溶液反应生成[Zn(OH)4]2-。不考虑空间构型，[Zn(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 ，某种ZnO晶体的晶胞如图1所示，O2－的配位数为

图1 ZnO晶胞 图2 GaN晶胞

（4）图2是氮化镓的晶胞模型。其中镓原子的杂化方式为 杂化，N、Ga原子之间存在配位键，该配位键中提供电子对的原子是 。氮化镓为立方晶胞，晶胞边长为a pm，若氮化镓的密度为ρg·cm－3，则氮化镓晶胞边长的表达式a＝ pm(设NA表示阿伏加德罗常数的值)。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)；

（2）CO2(或N2O、CS2、BeCl2等，合理均可)，N；

（3）或，8；

（4）sp3杂化，N，×1010。

【解析】

试题分析：（1）锌属于第四周期第IIB族元素，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s2，因此Zn2＋的基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)；（2）等电子体：原子总数相等，价电子总数相等的微粒互称为等电子体，CNO－中含有3个原子，价电子总数为16，CO2(或N2O、CS2、BeCl2等，合理均可)， N；（3）锌提供空轨道，OH－中的O提供孤电子对，形成配位键，结构示意图是： 或 ，离子晶体配位数，是周围最近的异性离子的个数，即O2－最近的AN2＋有8个，（4）根据晶胞，镓有4个共价键，因此镓的杂化类型为sp3，形成配位键，金属提供空轨道，非金属提供孤电子对，因此提供电子对的原子是N；根据晶胞的结构，Ga的个数为8×1/8＋1=2，晶胞的质量为2×84/NAg，设晶胞的边长为apm，晶胞的体积为(a×10－10)3，根据密度的定义，即a=×1010。