Question

【題目】Cu、Zn及其化合物在生產、生活中有著重要作用。請回答：

(1)Cu、Zn在周期表中________區，焰色反應時Cu的4s電子會躍遷至4p軌道，寫出Cu的激發態電子排布式___________。

(2)分別向CuSO4、MgSO4溶液加氨水至過量，前者為深藍色溶液，后者為白色沉淀。

①NH3與Cu2+形成配合物的能力大于Mg2+的原因為_________________。

②溶液中的水存在H3O+、等微粒形式，可看作是H3O+與H2O通過氫鍵形成的離子，則的結構式為___________。

(3)Zn的某種化合物M是很好的補鋅劑，結構式如圖：

①1 mol M含有的σ鍵的數目為___________。

②常見含氮的配體有 H2NCH2 COOˉ、NH3、等，NH3的分子空間構型為____________，的中心氮原子雜化方式為__________。

③M在人體內吸收率高的原因可能是鋅形成配合物后，電荷__________(填“變多”“變少”或“不變”)，可在消化道內維持良好的穩定性。

(4)鹵化鋅的熔點如表：

鹵化鋅/ ZnX2	ZnF2	ZnCl2	ZnBr2
熔點/℃	872	283	394

則ZnX2熔點如表變化的原因是____________________。

(5)Zn的某種硫化物的晶胞如圖所示。已知S2-和Zn2+的半徑分別為r1 pm、r2 pm，且S2-與Zn2+相切，NA為阿伏加德羅常數的值。則該晶體的密度為________g·cm-3(寫計算表達式)。

Answer 1

【答案】ds [Ar]3d104p1 由于Cu2+對配體NH3的孤電子對吸引力大，配位鍵強 20NA 三角錐形 sp雜化 變少 ZnF2為離子晶體，熔點最高；ZnCl2、ZnBr2分子晶體，ZnBr2的相對分子質量大，分子間作用力，熔沸點較高

【解析】

(1)Cu為29號元素，Zn為30號元素，據此分析其在元素周期表中的位置；

(3)①單鍵均為σ鍵，雙鍵或三鍵中有一個σ鍵，配位鍵為σ鍵；

②根據價層電子對互斥理論判斷空間構型，根據等電子體理論判斷雜化方式；

(4)先判斷晶體類型，離子晶體的熔點與晶格能有關；分子晶體的熔點與分子間作用力有關；

(5)先根據晶胞半徑計算晶胞棱長，確定晶胞體積，再根據均攤法確定晶胞內各原子的數目，確定晶胞質量，根據計算密度。

(1)Cu為29號元素，位于周期表中第4周期第ⅠB族，為ds區元素，Zn在周期表中位于第4周期ⅡB族，屬于ds區元素，Cu的核外電子排布式為[Ar]3d104s1，焰色反應時 Cu 的 4s 電子會躍遷至 4p 軌道，則Cu 的激發態電子排布式為：[Ar]3d104p1或1s22s22p63s23p63d104p1；

(2)①由于Cu2+對配體NH3的孤電子對吸引力大，配位鍵強，所以NH3與Cu2+形成配合物的能力大于Mg2+；

②H5O2+可看作是H3O+與H2O通過氫鍵形成的離子，結構式為：；

(3)①C—C單鍵、C—H單鍵、N—C單鍵、C—O單鍵、N—H單鍵均為σ鍵，C=O雙鍵中有一個σ鍵，O原子、N原子與Zn之間的配位鍵為σ鍵，所以1個M含有20個σ鍵，所以1molM含有的σ鍵個數為20NA；

②NH3分子中心原子的價層電子對數為=4，含一對孤電子對，所以為三角錐形；與CO2原子總數相同，價電子總數相同，二者互為等電子體，CO2為直線形分子，C原子為sp雜化，所以中心 N 原子雜化方式為sp雜化；

③M 在人體內吸收率高的原因可能是鋅形成配合物后，電荷變少，可在消化道內維持良好的穩定性；

(4)由表中熔點數據可知，ZnF2與其他兩種的晶體類型不同，ZnF2為離子晶體，熔點最高；ZnCl2、ZnBr2為分子晶體，ZnBr2的相對分子質量大，分子間作用力，熔沸點較高；

(5)根據該硫化物的晶胞結構可知，S2-位于Zn2+的正四面體中心，根據幾何關系，晶胞的體對角線為S2-和Zn2+的半徑之和的4倍，設晶胞的棱長為a，則有a=4(r1+r2)，所以晶胞棱長a=pm，則晶胞的體積V=pm3；根據均攤法，晶胞內Zn2+的個數為=4，S2-的個數為4，所以晶胞的質量m=，所以晶體的密度為ρ==g·cm-3。