Question

【題目】中國煉丹家約在唐代或五代時期掌握了以爐甘石點化鑰石(即石金)的技藝：將爐甘石(ZnCO3)、赤銅礦(主要成分Cu2O和木炭粉混合加熱至800℃左右可制得與黃金相似的輸石金。回答下列問題：

(1)鋅元素基態原子的價電子排布式為___________，銅元素基態原子中的未成對電子數為___________。

(2)硫酸鋅溶于過量氨水形成[Zn(NH3)]SO4溶液。

①[Zn(NH3)4]SO4中，陰離子的立體構型是___________， [Zn(NH3)4]2+中含有的化學鍵有_______。

②NH3分子中，中心原子的軌道雜化類型為___________， NH3在H2O中的溶解度___________(填“大”或“小”)，原因是_________________________________。

(3)銅的第一電離能為I1(Cu)=745.5 kJ·mol－1，第二電離能為l2(Cu)=1957.9 kJ·mol－1，鋅的第一電離能為I1(Zn)=906.4 kJ·mol－1，第二電離能為I2(Zn)=1733.3kJ·mo1－1，I2(Cu)>I2(Zn)的原因是_______________

(4)Cu2O晶體的晶胞結構如圖所示。O2－的配位數為___________；若Cu2O的密度為dg·cm－3，則晶胞參數a=___________nm。

Answer 1

【答案】3d104s2 1 正四面體 配位鍵和極性共價鍵 sp3 大 NH3分子和H2O分子均為極性分子，且NH3分子和H2O分子之間能形成氫鍵 銅失去的是全充滿的3d10電子，而鋅失去的是半充滿的4s1電子，4s能級的能量低于3d能級的能量 4

【解析】

（1）基態鋅原子的核外電子排布式為：[Ar]3d104s2，故其價電子排布式為3d104s2；基態銅元素的核外電子排布式為：[Ar]3d104s1，其4s能級軌道中有1個未成對電子；

（2）①[Zn(NH3)4]SO4中，陰離子為SO42-，中心原子S的孤電子對數=（6+2-4×2）=0，SO42-離子的價層電子對數為4，故其空間立體構型為正四面體；[Zn(NH3)4]2+為配位離子，N與H之間的化學鍵是極性共價鍵，N與Zn2+之間是配位鍵，故[Zn(NH3)4]2+中含有的化學鍵有極性共價鍵和配位鍵；

②NH3分子中成鍵電子對數為3，孤電子對數為1，故中心原子的軌道雜化類型為sp3；NH3在水中的溶解度極大（1:700）；其原因是：NH3分子和H2O分子均為極性分子，且NH3分子和H2O分子之間能形成氫鍵；

（3）Cu的第二電離能大于Zn的第二電離能的原因是：銅失去的是全充滿的3d10電子，而鋅失去的是半充滿的4s1電子，4s能級的能量低于3d能級的能量，因此Cu的第二電離能大于Zn的第二電離能；

（4）由晶胞圖可知，O2-位于四個Cu+形成的正四面體的體心內，故O2-的配位數為4。由均攤法可知，一個晶胞中含有8×1/8+1=2個O2-和4個Cu+，即一個晶胞中含有兩個Cu2O，一個晶胞的質量為，由此可知晶胞參數a=cm=。