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鍮石(即鍮石金)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鍮石金。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)4]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I1Cu=745.5kJ·mol-1，第二電離能為I2Cu=1957.9kJ·mol-1，鋅的第一電離能為I1Zn=906.4kJ·mol-1，第二電離能為I2Zn=1733.3kJ·mol-1，I2Cu>I2Zn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4s1電子 4 ×107

【解析】分析：（1）Zn原子核外有30個電子，根據構造原理寫出基態Zn的核外電子排布式，進而寫出價電子排布式。Cu基態原子中未成對電子數為1個。

（2）①根據價層電子對互斥理論確定SO42-的立體構型。Zn2+與NH3分子間為配位鍵，NH3分子內含極性共價鍵。

②NH3分子中N為sp3雜化。NH3分子和H2O分子都是極性分子，NH3分子和H2O分子間形成氫鍵，NH3在H2O中的溶解度大。

（3）從電子排布式的穩定性上分析。

（4）用“均攤法”確定晶胞中微粒的個數，由1mol晶體的質量和密度計算1mol晶體的體積，由1mol晶體的體積和晶胞中微粒的個數、NA計算晶胞的體積，進而計算晶胞參數。

詳解：（1）Zn原子核外有30個電子，根據構造原理，基態Zn原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，基態Zn原子的價電子排布式為3d104s2。Cu原子核外有29個電子，基態Cu原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，4s上有1個未成對電子，即基態Cu原子有1個未成對電子。

（2）①SO42-中中心原子S上的孤電子對數=（6+2-42）=0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為0+4=4，VSEPR模型為正四面體型，S上沒有孤電子對，SO42-的立體構型為正四面體。[Zn（NH3）4]2+中Zn2+與NH3分子間為配位鍵，NH3分子內含極性共價鍵。

②NH3分子中中心原子N的價層電子對數=（5-31）+3=4，N原子采取sp3雜化。NH3分子和H2O分子都是極性分子，根據“相似相溶”；NH3分子和H2O分子間形成氫鍵，所以NH3在H2O中的溶解度大。

（3）基態Cu原子的價電子排布式為3d104s1，基態Zn原子的價電子排布式為3d104s2，Cu的第二電離能失去的是全充滿的3d10電子，Zn的第二電離能失去的是4s1電子，所以I2CuI2Zn。

（4）由晶胞可以看出O2-的配位數為4。用“均攤法”，1個晶胞中含O2-：8+1=2個，Cu+：4個，1molCu2O的質量為144g，1mol晶體的體積為144gdg/cm3=cm3，1個晶胞的體積為cm3NA2=cm3，晶胞參數a=cm=107nm。