Question

【题目】中国炼丹家约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化鍮石(即鍮石金)的技艺：将炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿(主要成分Cu2O)和木炭粉混合加热至800℃左右可制得与黄金相似的鍮石金。回答下列问题：

(1)锌元素基态原子的价电子排布式为________________，铜元素基态原子中的未成对电子数为_________________。

(2)硫酸锌溶于过量氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。

①[Zn(NH3)4]SO4中，阴离子的立体构型是__________________，[Zn(NH3)4]2+中含有的化学键有__________________。

②NH3分子中，中心原子的轨道杂化类型为________________，NH3在H2O中的溶解度____________(填“大”或“小”)，原因是_____________________。

(3)铜的第一电离能为I1Cu=745.5kJ·mol-1，第二电离能为I2Cu=1957.9kJ·mol-1，锌的第一电离能为I1Zn=906.4kJ·mol-1，第二电离能为I2Zn=1733.3kJ·mol-1，I2Cu>I2Zn的原因是___________________。

(4)Cu2O晶体的晶胞结构如图所示。O2-的配位数为_______________；若Cu2O的密度为dg·cm-3，则晶胞参数a=____________nm。

Answer 1

【答案】 3d104s2 1 正四面体 配位键和极性共价键 sp3 大 NH3分子和H2O分子均为极性分子，且NH3分子和H2O分子之间能形成氢键 铜失去的是全充满的3d10电子，而锌失去的是4s1电子 4 ×107

【解析】分析：（1）Zn原子核外有30个电子，根据构造原理写出基态Zn的核外电子排布式，进而写出价电子排布式。Cu基态原子中未成对电子数为1个。

（2）①根据价层电子对互斥理论确定SO42-的立体构型。Zn2+与NH3分子间为配位键，NH3分子内含极性共价键。

②NH3分子中N为sp3杂化。NH3分子和H2O分子都是极性分子，NH3分子和H2O分子间形成氢键，NH3在H2O中的溶解度大。

（3）从电子排布式的稳定性上分析。

（4）用“均摊法”确定晶胞中微粒的个数，由1mol晶体的质量和密度计算1mol晶体的体积，由1mol晶体的体积和晶胞中微粒的个数、NA计算晶胞的体积，进而计算晶胞参数。

详解：（1）Zn原子核外有30个电子，根据构造原理，基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，基态Zn原子的价电子排布式为3d104s2。Cu原子核外有29个电子，基态Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，4s上有1个未成对电子，即基态Cu原子有1个未成对电子。

（2）①SO42-中中心原子S上的孤电子对数=（6+2-42）=0，成键电子对数为4，价层电子对数为0+4=4，VSEPR模型为正四面体型，S上没有孤电子对，SO42-的立体构型为正四面体。[Zn（NH3）4]2+中Zn2+与NH3分子间为配位键，NH3分子内含极性共价键。

②NH3分子中中心原子N的价层电子对数=（5-31）+3=4，N原子采取sp3杂化。NH3分子和H2O分子都是极性分子，根据“相似相溶”；NH3分子和H2O分子间形成氢键，所以NH3在H2O中的溶解度大。

（3）基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1，基态Zn原子的价电子排布式为3d104s2，Cu的第二电离能失去的是全充满的3d10电子，Zn的第二电离能失去的是4s1电子，所以I2CuI2Zn。

（4）由晶胞可以看出O2-的配位数为4。用“均摊法”，1个晶胞中含O2-：8+1=2个，Cu+：4个，1molCu2O的质量为144g，1mol晶体的体积为144gdg/cm3=cm3，1个晶胞的体积为cm3NA2=cm3，晶胞参数a=cm=107nm。