Question

【題目】氧化鋅、氮化鎵及新型多相催化劑組成的納米材料能利用可見光分解水，生成氫氣和氧氣。

Zn2+基態核外電子排布式為______________，其核外存在______________對自旋相反的電子。

寫出兩個與水分子具有相同空間構型的分子和陰離子：__________，____________。

水分子在特定條件下容易得到一個H+，形成水合氫離子（H3O+）。下列對上述過程的描述不合理的是______________（填序號）。

A、氧原子的雜化類型發生了改變 B、微粒的空間構型發生了改變

C、微粒的化學性質發生了改變 D、微粒中的鍵角發生了改變

在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵（如圖甲），已知冰的升華熱是+51kJmol-1，除氫鍵外，水分子間還存在范德華力（11kJmol-1），則冰晶體中氫鍵的鍵能是___________kJmol-1。

氮化鎵的晶體結構如圖乙所示，其中氮原子的雜化軌道類型是______________；N、Ga原子之間存在配位鍵，該配位鍵中提供電子對的原子是______________；該晶體的化學式為______________。金剛砂（SiC）和氮化鎵并稱為第三代半導體材料的雙雄，它與金剛石具有相似的晶體結構，試比較金剛石和金剛砂的熔點高低，并說明理由：__________________________。

某種ZnO晶體的晶胞如圖丙所示，Zn2+的配位數為_______________，其晶胞中Zn2+和O2-之間的距離為apm，列式表示該晶體的密度：____________gcm-3（不必計算結果）。

Answer 1

【答案】[Ar]3Cl1014H2SNH2－A20SP3NGaN金剛石的熔點高于金剛砂的熔點，因為碳原子半徑小于硅原子半徑，所以C-C鍵的鍵長小于C-Si鍵8

【解析】（1）Zn元素是30號元素，Zn原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，故Zn2+的基態電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3 d10，其核外還有28個電子，存在14對自旋相反的電子；（2）與水分子是三個原子核且空間構型為V型，與其具有相同空間構型的分子和陰離子如H2S、NH2-；（3）A、水中氧的雜化為sp3，H3O+中氧的雜化為sp3，則氧原子的雜化類型沒有改變，不合理；B、水分子為V型，H3O+為三角錐型，則微粒的空間構型發生了改變，合理；C、因結構不同，則性質不同，微粒的化學性質發生了改變，合理；D、水分子為V型，H3O+為三角錐型，微粒中的鍵角發生了改變，合理。答案選A。（4）冰升華熱是+51kJmol-1，水分子間還存在范德華力（11kJmol-1），根據圖甲知，1mol水中含有2mol氫鍵，升華熱=范德華力+氫鍵，所以冰晶體中氫鍵的“鍵能”是20 kJmol-1；（5）氮原子的雜化軌道類型是sp3；N原子有一對未成鍵電子對，故配位鍵中提供電子對的原子是N。根據圖乙，晶胞中，Ga位于頂點和體心，含有Ga的個數為：8+1=2，N原子位于棱和體心，含有N的個數為：4+1=2，故其化學式為：GaN；（6）由于因為碳原子半徑小于硅原子半徑，Si—C鍵鍵長大于C—C鍵鍵長，故Si—C鍵鍵能小，金剛砂的熔點比金剛石的熔點低；（7）根據圖丙可知，ZnO晶體的晶胞中Zn位于體心，故其配位數為8，晶胞中Zn2+和O2-之間的距離為apm，則對角的兩個鋅離子的距離為2apm，設晶胞的邊長為x，則一個面的對角距離為x，，得x==，

該晶體的密度：。