Question

硫化锌荧光材料的研究从1868年法国化学家Sidot发现至今已有近150年的历史。其中立方硫化锌的晶胞如右图所示。请回答下列问题：

（1）锌元素在周期表中的位于第______周期_____族， 属于_____区；

（2）基态锌原子的价电子排布式为_________；

（3）一般锌元素常表现为+2 价的原因是_____；

（4）立方硫化锌晶体的每个晶胞中含有_____个锌离子， 其配位数为_____；含有_____个硫离子，其配位数为_____；

（5）ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为_________g·cm^-3（列式并计算），a位置S^2-离子与b位置Zn²⁺离子之间的距离为_____pm（列式表示）。

Answer

四 IIB ds 3d104s2 基态锌原子失去两个电子后， 变为第三层全满的稳定状态 4 4 4 4

【解析】(1)锌是30号元素，在周期表中位于第4周期IIB族， 价电子排布式为3d104s2，属于ds区的元素，故答案为：四； IIB； ds ；

(2)基态锌原子的价电子排布式为3d104s2，故答案为：3d104s2；

(3)基态锌原子失去两个电子后， 变为第三层全满的稳定状态，因此锌元素常表现为+2 价，故答案为：基态锌原子失去两个电子后， 变为第三层全满的稳定状态；

(4)晶胞中含有白色球位于顶点和面心，共含有8×+6×=4，黑色球位于体心，共4个，立方硫化锌晶体的每个晶胞中含有4个锌离子，每个 锌离子与周围的4个硫离子构成正四面体结构，其配位数为4；含有4个硫离子，其配位数也为4，故答案为：4；4；4；4；

(5)晶胞中含有白色球位于顶点和面心，共含有8×+6×=4，黑色球位于体心，共4个，则晶胞中平均含有4个ZnS，质量为4×(87÷6.02×1023)g，晶胞的体积为(540.0×10-10cm)3，则密度为[4×(87÷6.02×1023)g]÷(540.0×10-10cm)3=4.1g•cm-3；

b位置黑色球与周围4个白色球构成正四面体结构，黑色球与两个白色球连线夹角为109°28′，a位置白色球与面心白色球距离为540.0pm×=270pm，设a位置S2-与b位置Zn2+之间的距离为y pm，由三角形中相邻两边、夹角与第三边关系：y2+y2-2y2cos109°28′=(270)2，解得y=，故答案为：4.1； 。

点睛：本题考查晶胞计算、分子结构与性质，其中晶胞的计算是本题的难点，需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力。