Question

Cu、Zn及其化合物在生产、生活中有着重要作用。请回答：

(1)Cu、Zn在周期表中________区，焰色反应时Cu的4s电子会跃迁至4p轨道，写出Cu的激发态电子排布式___________。

(2)分别向CuSO₄、MgSO₄溶液加氨水至过量，前者为深蓝色溶液，后者为白色沉淀。

①NH₃与Cu²⁺形成配合物的能力大于Mg²⁺的原因为_________________。

②溶液中的水存在H₃O⁺、等微粒形式，可看作是H₃O⁺与H₂O通过氢键形成的离子，则的结构式为___________。

(3)Zn的某种化合物M是很好的补锌剂，结构式如图：

①1 mol M含有的σ键的数目为___________。

②常见含氮的配体有 H₂NCH₂ COOˉ、NH₃、等，NH₃的分子空间构型为____________，的中心氮原子杂化方式为__________。

③M在人体内吸收率高的原因可能是锌形成配合物后，电荷__________(填“变多”“变少”或“不变”)，可在消化道内维持良好的稳定性。

(4)卤化锌的熔点如表：

卤化锌/ ZnX2	ZnF2	ZnCl2	ZnBr2
熔点/℃	872	283	394

则ZnX₂熔点如表变化的原因是____________________。

(5)Zn的某种硫化物的晶胞如图所示。已知S^2-和Zn²⁺的半径分别为r₁ pm、r₂ pm，且S^2-与Zn²⁺相切，N_A为阿伏加德罗常数的值。则该晶体的密度为________g·cm^-3(写计算表达式)。

Answer

ds [Ar]3d104p1 由于Cu2+对配体NH3的孤电子对吸引力大，配位键强 20NA 三角锥形 sp杂化 变少 ZnF2为离子晶体，熔点最高；ZnCl2、ZnBr2分子晶体，ZnBr2的相对分子质量大，分子间作用力，熔沸点较高

【解析】

(1)Cu为29号元素，Zn为30号元素，据此分析其在元素周期表中的位置；

(3)①单键均为σ键，双键或三键中有一个σ键，配位键为σ键；

②根据价层电子对互斥理论判断空间构型，根据等电子体理论判断杂化方式；

(4)先判断晶体类型，离子晶体的熔点与晶格能有关；分子晶体的熔点与分子间作用力有关；

(5)先根据晶胞半径计算晶胞棱长，确定晶胞体积，再根据均摊法确定晶胞内各原子的数目，确定晶胞质量，根据计算密度。

(1)Cu为29号元素，位于周期表中第4周期第ⅠB族，为ds区元素，Zn在周期表中位于第4周期ⅡB族，属于ds区元素，Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，焰色反应时 Cu 的 4s 电子会跃迁至 4p 轨道，则Cu 的激发态电子排布式为：[Ar]3d104p1或1s22s22p63s23p63d104p1；

(2)①由于Cu2+对配体NH3的孤电子对吸引力大，配位键强，所以NH3与Cu2+形成配合物的能力大于Mg2+；

②H5O2+可看作是H3O+与H2O通过氢键形成的离子，结构式为：；

(3)①C—C单键、C—H单键、N—C单键、C—O单键、N—H单键均为σ键，C=O双键中有一个σ键，O原子、N原子与Zn之间的配位键为σ键，所以1个M含有20个σ键，所以1molM含有的σ键个数为20NA；

②NH3分子中心原子的价层电子对数为=4，含一对孤电子对，所以为三角锥形；与CO2原子总数相同，价电子总数相同，二者互为等电子体，CO2为直线形分子，C原子为sp杂化，所以中心 N 原子杂化方式为sp杂化；

③M 在人体内吸收率高的原因可能是锌形成配合物后，电荷变少，可在消化道内维持良好的稳定性；

(4)由表中熔点数据可知，ZnF2与其他两种的晶体类型不同，ZnF2为离子晶体，熔点最高；ZnCl2、ZnBr2为分子晶体，ZnBr2的相对分子质量大，分子间作用力，熔沸点较高；

(5)根据该硫化物的晶胞结构可知，S2-位于Zn2+的正四面体中心，根据几何关系，晶胞的体对角线为S2-和Zn2+的半径之和的4倍，设晶胞的棱长为a，则有a=4(r1+r2)，所以晶胞棱长a=pm，则晶胞的体积V=pm3；根据均摊法，晶胞内Zn2+的个数为=4，S2-的个数为4，所以晶胞的质量m=，所以晶体的密度为ρ==g·cm-3。