世界上最早现并使用锌的是中国.明朝末年一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载．回答下列问題:(1)基态Zn原子的电子占据能量最高的能层符号为N.与Zn同周期的所有副族元素的基态原子中.最外层电子数与Zn相同的元素有4种．(2)硫酸锌溶于过量的氨水可形成[Zn(NH3)4]SO4溶液．①在[Zn(NH3)4]SO4中.阴离子的中心原子的轨道杂化类型为sp3,� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．

世界上最早现并使用锌的是中国，明朝末年《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载．回答下列问題：
（1）基态Zn原子的电子占据能量最高的能层符号为N，与Zn同周期的所有副族元素的基态原子中，最外层电子数与Zn相同的元素有4种．
（2）硫酸锌溶于过量的氨水可形成[Zn（NH₃）₄]SO₄溶液．
①在[Zn（NH₃）₄]SO₄中，阴离子的中心原子的轨道杂化类型为sp³；
②在[Zn（NH₃）₄]SO₄中，与Zn²⁺形成配位键的原子是氮（填元素名称）；
③写出一种与SO₄^2-互为等电子体的分子的化学式$P{O}_{4}^{3-}$；
④NH₃极易溶于水，除因为它们都是极性分子外，还因为NH₃与水分子形成分子间氢键，溶解度增大．
（3）Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示．
①与Zn原子距离最近的Zn原子有12个；
②该化合物的化学式为ZnS；
③已知该晶体的晶胞参数a=541pm，其密度为$\frac{4×97}{（541×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（列出计算式即可）．

分析（1）Zn在周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四个能层，与Zn同周期的所有副族元素中，最外层电子与Zn相同的有Sc（3d¹4s²），Ti（3d²4s²），V（3d³4s²），Mn（3d⁵4s²）；
（2）①在[Zn（NH₃）₄]SO₄中，阴离子为$S{O}_{4}^{2-}$，根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断杂化类型；
②在[Zn（NH₃）₄]SO₄中，配体是NH₃，与Zn²⁺形成配位键的是N；
③等电子体是指在原子数相同下，原子的价电子数相同的粒子，通常采用元素上下左右平移法，同时调电子数来确定等电子体粒子；
④NH₃容易与水分子形成分子间氢键，增加溶解度；
（3）联想到ZnS晶胞与金刚石晶胞的相似性；
①注意到晶胞不应是孤立的一个，周围有许多晶胞，从底心看Zn²⁺，与之等径最近的Zn²⁺有12个；
②计算晶胞中的粒子数，对于立方晶胞，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，晶胞内部原子为整个晶胞所有，据此解答；
③根据晶胞的密度计算公式：$ρ=\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$，其中z为晶胞内部粒子数，Mr为粒子的相对质量，V为一个晶胞体积．

解答解：（1）Zn位于元素周期表中的位置是第四周期，第IIB族，含有四个能层，为K，L，M，N，最高能层为N，能量也最高；Zn的最外层为N层，最外层电子为4s²，与Zn处于相同周期，并且最外层电子数也为4s²的副族元素有Sc（3d¹4s²），Ti（3d²4s²），V（3d³4s²），Mn（3d⁵4s²），需注意，第八族不算在副族内！因此共有4种，
故答案为：N；4；
（2）①在[Zn（NH₃）₄]SO₄中，阴离子为$S{O}_{4}^{2-}$，根据VSEPR理论，$S{O}_{4}^{2-}$中成键原子数为BP=4，孤电子对数为$LP=\frac{6-2×4+2}{2}=0$，则其价电子对数为VP=BP+LP=4+0=4，根据杂化轨道理论，中心原子S的杂化类型为sp³杂化．故答案为：sp³．
②在[Zn（NH₃）₄]SO₄中，配体为NH₃，其中N上含有孤对电子，Zn²⁺提供空轨道，从而形成配位键，因此与中心Zn²⁺形成配位键的为N原子，
故答案为：氮；
③等电子体是指在原子数相同下，原子的价电子数相同的粒子，通常采用元素上下左右平移法，同时调电子数来确定等电子体粒子，因此，与$S{O}_{4}^{2-}$互为等电子体的有$P{O}_{4}^{3-}$，$Cl{O}_{4}^{-}$，CCl₄等．故答案为：$P{O}_{4}^{3-}$（或$Cl{O}_{4}^{-}$，CCl₄）；
④NH₃极易溶于水，除因为它们都是极性分子，NH₃容易与水分子形成分子间氢键，增加溶解度，
故答案为：NH₃与水分子形成分子间氢键，溶解度增大；
（3）ZnS的晶胞与金刚石的晶胞相似，
①晶胞不应作为一个孤立而存在，周围有许多晶胞与之相连，从ZnS晶胞的底心看Zn²⁺，想象下面还有一个晶胞与之相连，则与底心的Zn²⁺等径且相近的Zn²⁺有12个．故答案为：12；
②对于立方晶胞，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{4}$，晶胞内部原子为整个晶胞所有，则一个ZnS晶胞中，Zn²⁺个数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，S^2-个数为4，因此该化合物化学式为ZnS，
故答案为：ZnS；
③取1mol晶胞，则有N_A个晶胞，已知晶胞参数为a=541pm，则一个晶胞的体积为${V}_{0}=（541×1{0}^{-10}）^{3}c{m}^{3}$，1molZnS晶胞中，有4molZn²⁺和4molS^2-，则一个晶胞的质量为m=4mol×65g/mol+4mol×32g/mol=4×97g，因此晶胞的密度为$ρ=\frac{m}{{N}_{A}{V}_{0}}=\frac{4×97}{（541×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}g/c{m}^{3}$，
故答案为：$\frac{4×97}{（541×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

点评本题考察物质结构的知识，元素周期表，原子轨道，价层电子对互斥理论，杂化轨道理论判断粒子的空间构型，氢键的形成，晶胞的计算等知识点，题目较综合，难度不大，是基础题．

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	A．	实验室中配制FeCl₃溶液时，向其中加入少量稀盐酸
	B．	钢铁在潮湿的环境下易生锈
	C．	Mg（OH）₂沉淀可溶解于NH₄Cl溶液中
	D．	热的纯碱溶液去油污效果好

	A．	X难溶于乙醇
	B．	酒中的少量丁酸能抑制X的水解
	C．	X完全燃烧后生成CO₂和H₂O的物质的量比为1：1
	D．	分子式为 C₅H₁₀O₂且能与NaHCO₃溶液反应生成气体的物质有5种

选项	实验操作	现象	结论
A	测定常温时的饱和HCOONa溶液、CH₃COONa溶液的pH	HCOONa的pH＜CH₃COONa的pH	弱酸的酸性：HCOOH＞CH₃COOH
B	向5ml 2mol•L^-1NaOH溶液中加入1ml 1mol•L^-1CuSO₄溶液，振荡后加入0.5ml有机物X，加热	未出现砖红色沉淀	说明X中不含有醛基
C	KBrO₃溶液中加入少量苯，然后通入少量Cl₂	有机相呈橙红色	氧化性：Cl₂＞Br₂
D	NaAlO₂溶液与NaHCO₃溶液混合	有白色絮状沉淀生成	二者水解相互促进生成氧化铝沉淀

	A．	该物质可以发生水解反应
	B．	该物质能和AgNO₃溶液反应产生AgBr沉淀
	C．	该物质可以发生消去反应
	D．	该物质不能使溴的四氯化碳溶液褪色

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