Question

17．（1）CH₃⁺、-CH₃（甲基）、CH₃^-都是重要的有機(jī)反應(yīng)中間體，有關(guān)它們的說法正確的是CDE（填標(biāo)號(hào)）．
A．它們均由甲烷去掉一個(gè)氫原子所得
B．它們互為等電子體，碳原子均采取sp²雜化
C．CH₃^-與NH₃、H₃O⁺互為等電子體，幾何構(gòu)型均為三角錐形
D．CH₃⁺中的碳原子采取sp²雜化，所有原子均共面
E．兩個(gè)-CH₃（甲基）或一個(gè)CH₃⁺和一個(gè)CH₃^-結(jié)合均可得到CH₃CH₃
（2）鋅是一種重要的金屬，鋅及其化合物有著廣泛的應(yīng)用．
①鋅在元素周期表中的位置是：第四周期ⅡB族．
②葡萄糖酸鋅[CH₂OH（CHOH）₄ COO]₂Zn是目前市場(chǎng)上流行的補(bǔ)鋅劑．寫出Zn²⁺基態(tài)電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，葡萄糖分子[CH₂OH（CHOH）₄CHO]中碳原子雜化方式有sp²、sp³雜化．
③Zn²⁺能與NH₃形成配離子[Zn（NH₃）₄]²⁺．配位體NH₃分子屬于極性分子（填“極性分子”或“非極性分子”）；在[Zn（NH₃）₄]²⁺中，Zn²⁺位于正四面體中心，N位于正四面體的頂點(diǎn)，試在圖1中表示出[Zn（NH₃）₄]²⁺中Zn²⁺與N之間的化學(xué)鍵．


④如圖2所示鋅與某非金屬元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通過共價(jià)鍵結(jié)合，該化合物的Zn與X的原子個(gè)數(shù)之比為1：1；
⑤在④的晶胞（圖2）中，如果只考查X的排列方式，則X的堆積方式屬于金屬晶體堆積方式中的面心立方密堆積堆積；設(shè)該晶胞中Zn的半徑為r₁ cm，其相對(duì)原子質(zhì)量為M₁，X的半徑為r₂cm，其相對(duì)原子質(zhì)量為M₂，則該晶體的密度為$\frac{3\sqrt{3}（{M}_{1}+{M}_{2}）}{16{N}_{A}（{r}_{1}+{r}_{2}）^{3}}$g/cm³（寫出含有字母的表達(dá)式）．

Answer 1

分析 （1）A．甲烷去掉一個(gè)氫原子不能得到CH₃⁺、CH₃^-；
B．原子總數(shù)相等、價(jià)電子總數(shù)（或電子總數(shù)）相等的微�；�為等電子體；-CH₃（甲基）、CH₃^-中C原子均形成3個(gè)σ鍵，甲基中碳原子有1個(gè)單電子，CH₃^-中C原子由對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目均為4；
C．CH₃^-與NH₃、H₃O⁺均具有4個(gè)原子、10個(gè)電子，互為等電子體，空間結(jié)構(gòu)相似；
D．CH₃⁺中的碳原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，為平面三角形結(jié)構(gòu)；
E．兩個(gè)-CH₃或一個(gè)CH₃⁺和CH₃^-結(jié)合都能得到CH₃CH₃；
（2）①Zn原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；
②Zn原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，失去4s能級(jí)2個(gè)電子形成Zn²⁺；
羧基中C原子形成3個(gè)σ鍵，其它碳原子形成4個(gè)σ鍵，均沒有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為分別為3、4；
③配位體NH₃分子為三角錐形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心不重合，屬于極性分子；Zn²⁺離子有空軌道，NH₃分子有孤對(duì)電子，二者通過配位鍵形成配離子[Zn（NH₃）₄]²⁺；
④根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Zn原子數(shù)目、X原子數(shù)目；
⑤晶胞中X處于頂點(diǎn)與面心，X原子為面心立方密堆積；
Zn原子與周圍的4個(gè)X原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，中心Zn原子與頂點(diǎn)X原子連線處于晶胞體對(duì)角線上，且為體對(duì)角線長(zhǎng)度的$\frac{1}{4}$，則晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度為4（r₁+r₂）cm，故晶胞棱長(zhǎng)為$\frac{4（{r}_{1}+{r}_{2}）}{\sqrt{3}}$cm，結(jié)合晶胞中含有原子數(shù)目計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：A．甲烷分子變成CH₃⁺、-CH₃、CH₃^-時(shí)，失去的分別是氫負(fù)離子、氫原子和氫離子，故A錯(cuò)誤；
B．CH₃⁺、-CH₃、CH₃^-分別具有6個(gè)、7個(gè)和8個(gè)價(jià)電子，不是等電子體，-CH₃（甲基）、CH₃^-中C原子均形成3個(gè)σ鍵，甲基中碳原子有1個(gè)單電子，CH₃^-中C原子由對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目均為4，二者碳原子采取sp³雜化，故B錯(cuò)誤；
C．CH₃^-與NH₃、H₃O⁺均具有8個(gè)價(jià)電子、4個(gè)原子，互為等電子體，幾何構(gòu)型均為三角錐形，故C正確；
D．CH₃⁺中的碳原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，碳原子采取sp²雜化，為平面三角形結(jié)構(gòu)，所有原子處于同一平面，故D正確；
E．兩個(gè)-CH₃或一個(gè)CH₃⁺和CH₃^-結(jié)合都能得到CH₃CH₃，故E正確；
故選：CDE；
（2）①Zn原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，處于周期表中第四周期ⅡB族，
故答案為：第四周期ⅡB族；
②Zn原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，失去4s能級(jí)2個(gè)電子形成Zn²⁺，Zn²⁺基態(tài)電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，
羧基中C原子形成3個(gè)σ鍵，其它碳原子形成4個(gè)σ鍵，均沒有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為分別為3、4，分子中碳原子雜化方式為：sp²、sp³雜化，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；sp²、sp³；
③配位體NH₃分子為三角錐形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心不重合，屬于極性分子；Zn²⁺離子有空軌道，NH₃分子有孤對(duì)電子，二者通過配位鍵形成配離子[Zn（NH₃）₄]²⁺，如圖所示：，
故答案為：極性分子；；
④晶胞中Zn原子數(shù)目為4、X原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Zn與X原子數(shù)目之比為1：1，
故答案為：1：1，
⑤晶胞中X處于頂點(diǎn)與面心，X原子為面心立方密堆積；
Zn原子與周圍的4個(gè)X原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，中心Zn原子與頂點(diǎn)X原子連線處于晶胞體對(duì)角線上，且為體對(duì)角線長(zhǎng)度的$\frac{1}{4}$，則晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度為4（r₁+r₂）cm，故晶胞棱長(zhǎng)為$\frac{4（{r}_{1}+{r}_{2}）}{\sqrt{3}}$cm，晶胞質(zhì)量為
$\frac{4×（{M}_{1}+{M}_{2}）}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度=$\frac{4×（{M}_{1}+{M}_{2}）}{{N}_{A}}$g÷（$\frac{4（{r}_{1}+{r}_{2}）}{\sqrt{3}}$cm）³=$\frac{3\sqrt{3}（{M}_{1}+{M}_{2}）}{16{N}_{A}（{r}_{1}+{r}_{2}）^{3}}$g/cm³，
故答案為：面心立方密堆積；$\frac{3\sqrt{3}（{M}_{1}+{M}_{2}）}{16{N}_{A}（{r}_{1}+{r}_{2}）^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布式、空間構(gòu)型與雜化方式的判斷、等電子體、配合物、晶胞計(jì)算等，晶胞密度計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難度，關(guān)鍵是計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)據(jù)計(jì)算能力．