Question

合金具有很多优良性能，合金的制备常用到许多过渡金属。请问答下列问题：

(1)基态锌原子的电子排布式为________________；金属锌可溶于浓的烧碱溶液生成可溶性的四羟基合锌酸钠Na₂[Zn(OH)₄]与氢气，该反应的离子方程式为_________；已知四羟基合锌酸离子是对称的立体空间构型，则Zn²⁺的杂化方式为____________。

(2)铜与类卤素(SCN)₂反应可生成Cu(SCN)₂，Cu²⁺与SCN^-之间以__________键结合。类卤素(SCN)₂对应的酸有两种：A.硫氰酸(H-S-C≡N)和B.异硫氰酸(H-N=C=S)，两者互为______________；其中熔点较高的是__________(填代号)，原因是______________；组成酸的元素中第一电离能最大的是_________（填元素符号）。

(3)已知硫化锌晶胞如图1所示，则每个晶胞中含_______个硫化锌， Zn²⁺的配位数是________；             

(4)铜与金形成的合金结构如图2所示，其立方晶胞的棱长为a纳米(nm)，该合金的密度为____________g/cm³（用含a，N_A的代数式表示）。

Answer

1s22s22p63s23p63d104s2 Zn+2OH- +2H2O=[Zn(OH)4]2- +H2↑ sp3 配位 同分异构体 B B分子间可形成氢键 N 4 4

【解析】

(1)Zn原子核外有30个电子，根据构造原理书写该原子核外电子排布式；根据反应物和生成物书写方程式，反应物是Zn和烧碱，生成物是四羟基合锌酸钠和氢气；四羟基合锌酸离子空间构型是正四面体型，说明Zn2+的价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论判断该离子杂化方式；

(2)Cu2+有空轨道，SCN-有孤电子对，二者通过配位键结合；硫氰酸(H-S-C≡N)和异硫氰酸(H-N=C=S)分子式相同，结构不同，属于同分异构体；根据分子的极性、是否形成氢键分析物质的熔沸点，元素的非金属性越强，其第一电离能就越大；

(3)用均摊方法计算晶胞中含有ZnS的数目；

(4)先计算一个晶胞中含有的Cu、Au原子个数，结合密度公式计算。

(1)Zn原子核外有30个电子，根据构造原理书写该原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2；根据反应物和生成物书写方程式，反应物是Zn和烧碱，生成物是四羟基合锌酸钠和氢气，离子方程式为Zn+2OH- +2H2O=[Zn(OH)4]2- +H2↑；四羟基合锌酸离子空间构型是正四面体型，说明Zn2+的价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论判断该离子杂化方式为sp3杂化；

(2) Cu2+有空轨道，SCN-的S原子上有孤电子对，二者通过配位键结合；硫氰酸(H-S-C≡N)和异硫氰酸(H-N=C=S)分子式相同，结构不同，二者属于同分异构体；H-N=C=S是极性分子，分子之间能形成氢键，氢键的存在增加了分子之间的吸引力，使物质熔沸点较高，属于熔沸点较高的物质是B；在酸H-N=C=S形成的元素中，N元素非金属性最强，由于N原子最外层的2p电子处于半充满的稳定状态，失去电子比较难，因此其第一电离能最大；

(3)根据晶胞结构示意图可知：在一个晶胞中含有4个Zn2+，在晶胞的顶点和面心中含有S2-，所以晶胞中含有的S2-数目为：8×+6×=4，因此1个晶胞中含有4个ZnS；该晶胞中每个Zn2+连接4个S2-，所以Zn2+的配位数是4；

(4)该晶胞中Cu原子个数=6×=3，Au原子个数=8×=1，该晶胞体积V=(a×10-7 cm)3，所以晶胞密度ρ= g/cm3= g/cm3。