Question

6．氧化锌（ZnO）、氮化镓（GaN）及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水，生成氢气和氧气．
（1）Zn²⁺基态核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰ ．
（2）与水分子互为等电子体的一种阴离子是NH₂^-（填化学式）．
（3）氮化镓（GaN）的晶体结构如图1所示，其中氮原子的杂化轨道类型是sp³；N、Ga原子之间存在配位键，该配位键中提供电子对的原子是N．
（4）ZnO是两性氧化物，能跟强碱溶液反应生成[Zn（OH）₄]^2-． 不考虑空间构型，[Zn（OH）₄]^2-的结构可用示意图表示为．
（5）某种ZnO晶体的晶胞如图2所示，与O^2-距离最近的Zn²⁺有8个．

Answer 1

分析 （1）Zn是30号元素，其原子核外有30个电子，失去两个电子生成锌离子，根据构造原理书写其核外电子排布式；
（2）原子个数相等、价层电子数相等的微粒互为等电子体；
（3）根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化方式，含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间易形成配位键；
（4）Zn原子和OH中O原子之间形成配位键；
（5）该晶胞中与O^2-距离最近的Zn²⁺有8个．

解答 解：（1）Zn是30号元素，其原子核外有30个电子，失去最外层两个电子生成锌离子，根据构造原理书写其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰ ，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰ ；
（2）与水分子互为等电子体的阴离子有NH₂^-，故答案为：NH₂^-；
（3）根据图知，每个N原子连接4个Ga原子，所以N原子价层电子对个数是4，则N原子采用sp³杂化，N原子含有孤电子对、Ga原子含有空轨道，所以N原子提供孤电子对，
故答案为：sp³；N；
（4）Zn原子和OH中O原子之间形成配位键，其表示为，故答案为：；
（5）根据图知，每个晶胞中含有一个锌离子，每个氧离子被8个晶胞占有，所以与O^2-距离最近的Zn²⁺有8个，故答案为：8．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、配位键、原子核外电子排布等知识点，同时考查学生空间想象能力及计算能力，知道配位键的表示方法，难点是配位数的计算，题目难度中等．