Question

【題目】一水合甘氨酸鋅是一種礦物類飼料添加劑，結(jié)構(gòu)簡式如圖
。

（1）基態(tài)Zn2+的價(jià)電子排布式為_______________；一水合甘氨酸鋅中所涉及的非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序是___________________。

（2）甘氨酸（H2N-CH2-COOH）中N的雜化軌道類型為______________；甘氨酸易溶于水，試從結(jié)構(gòu)角度解釋___________________________________________。

（3）一水合甘氨酸鋅中Zn2+的配位數(shù)為______________________。

（4） [Zn(IMI)4](ClO4)2是Zn2+的另一種配合物，IMI的結(jié)構(gòu)為，則1 mol IMI中含有________個(gè)σ鍵。

（5）常溫下IMI的某種衍生物與甘氨酸形成的離子化合物為液態(tài)而非固態(tài)，原因是________________________________________。

（6）Zn與S形成某種化合物的晶胞如圖Ⅰ所示。

①Zn2+填入S2-組成的________________空隙中；

②由①能否判斷出S2- 、Zn2+相切？_________（填“能”或“否”）；已知晶體密度為d g/cm3，S2-半徑為a pm，若要使S2-、Zn2+相切，則Zn2+半徑為____________________pm（寫計(jì)算表達(dá)式）。

Answer 1

【答案】3d10 O>N>C>H sp3 甘氨酸為極性分子，且分子中的氨基和羧基都能與水分子形成氫鍵 5 12NA 陰陽離子半徑大，電荷小，形成的離子晶體晶格能小，熔點(diǎn)低 正四面體 否 （×1010-a）pm

【解析】

（1）Zn的核電荷數(shù)為30，處于周期表中第4周期第ⅡB族，基態(tài)Zn2+的價(jià)電子排布式為3d10；

C、N、O是同一周期的元素，從左到右電負(fù)性減小，電負(fù)性由大到小的順序是O>N>C>H。

（2）N原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4，雜化軌道類型為sp3；

從分子極性和氫鍵兩個(gè)角度解釋；

（3）根據(jù)配位數(shù)的定義判斷；

（4）1 mol IMI中含有5molC-N、6molC-H、1molC-H，共12×6.02×1023個(gè)σ鍵。

（5）從晶格能大小的角度解釋；

（6）S2－做面心立方最密堆積，Zn2＋做四面體填隙，根據(jù)結(jié)合晶胞邊長和體對角線的關(guān)系、密度公式ρ=m÷V計(jì)算。

（1）Zn為30號元素，基態(tài)Zn2+的價(jià)電子排布式為3d10；一水合甘氨酸鋅中所涉及的非金屬元素C、N、O、H，C、N、O是同一周期的元素，從左到右電負(fù)性減小，電負(fù)性由大到小的順序是O>N>C>H。

（2）甘氨酸（H2N-CH2-COOH）中N原子形成三個(gè)σ鍵，孤電子對為 =1，N原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4，雜化軌道類型為sp3；

甘氨酸易溶于水，因?yàn)椋焊拾彼針O性分子，且分子中的氨基和羧基都能與水分子形成氫鍵。

（3）Zn與甘氨酸中的氧和氮原子形成4個(gè)配位鍵，和水中氧形成一個(gè)配位鍵，一水合甘氨酸鋅中Zn2+的配位數(shù)為5。

（4） [Zn(IMI)4](ClO4)2是Zn2+的另一種配合物，IMI的結(jié)構(gòu)為，則1 mol IMI中含有5molC-N、6molC-H、1molC-H，共12×6.02×1023個(gè)σ鍵。

（5）常溫下IMI的某種衍生物與甘氨酸形成的離子化合物為液態(tài)而非固態(tài)，原因是陰陽離子半徑大，電荷小，形成的離子晶體晶格能小，熔點(diǎn)低。

（6）①S2－為面心立方最密堆積，Zn2＋做四面體填隙，所以晶體中與Zn2＋等距且最近的S2－形成的立體圖形為正四面體形，Zn2+填入S2-組成的正四面體空隙中；

②由①不能判斷出S2- 、Zn2+相切；晶體的密度為dg·cm－3，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，一個(gè)晶胞中含有Zn2＋的個(gè)數(shù)為4，S2－的個(gè)數(shù)為8× +6× =4個(gè)，不妨取1mol這樣的晶胞，即有NA個(gè)這樣的晶胞，設(shè)晶胞的邊長為Ccm，一個(gè)晶胞的體積為V=c3cm3，則晶體密度為ρ== ，所以C= cm，由于晶體中Zn2＋和S2－原子之間的最短距離為體對角線的 ，所以該晶體中S2－和Zn2＋之間的最短距離為 cm= cm，S2-半徑為a pm，若要使S2-、Zn2+相切，則Zn2+半徑為（×1010-a）pm。