Question

【題目】鋯(Zr)是40號元素，位于第五周期ⅣB族，鋯可溶于氫氟酸和王水，鋯及其化合物在陶瓷、耐火材料等多個領(lǐng)域有著重要用途。請回答下列相關(guān)問題。

（1）基態(tài)鋯原子的價電子排布圖(軌道表示式)是___。

（2）ZrSiO4和ZrSiO3是鋯的兩種硅酸鹽，二者含有的陽離子Zr4+和Zr2+中比較穩(wěn)定的是____，原因是___。SiO32-的空間構(gòu)型是____，SiO42-中的Si原子的雜化類型是____。

（3）[Zr(C2H5O)2]2+是Zr4+形成的一種配離子，其中的配位原子是___(填元素符號)，該離子中含有的化學鍵種類不包括___(填選項序號)。

A．極性鍵 B．非極性鍵 C．σ鍵 D．π鍵

（4）立方氧化鋯是一種人工合成的氧化物，由于硬度極高且外觀接近鉆石常被用作鉆石的替代品，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，立方氧化鋯的化學式是___，鋯原子的配位數(shù)是____。若晶胞中距離最近的兩個氧原子間的距離為anm，則立方氧化鋯的密度為__g/cm3。

Answer 1

【答案】 Zr4+ Zr4+的4d和5s能級均為全空，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定 平面三角形 sp3 O D ZrO2 8

【解析】

（1）基態(tài)鋯原子的價電子排布圖(軌道表示式)是；

答案為：；

（2）Zr4+的4d和5s能級均為全空，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，因此Zr4+比Zr2+穩(wěn)定；根據(jù)價層電子理論，SiO32-中心原子價電子對數(shù)=，為sp2雜化，共有4個原子構(gòu)成，空間構(gòu)型為平面三角形；SiO42-中的Si原子為中心原子，價電子對數(shù)=4，為sp3雜化。

答案為：Zr4+；Zr4+的4d和5s能級均為全空，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定；平面三角形；sp3；

（3）配體C2H5O-中只有氧原子含有孤對電子，因此配位原子是O，該離子的結(jié)構(gòu)是，其中不含有π鍵。

答案為：O；D

（4）根據(jù)均攤法可算出晶胞中X原子數(shù)目為4，Y原子數(shù)目為8，結(jié)合鋯和氧的常見價態(tài)可知其化學式為ZrO2，X為鋯原子，其配位數(shù)為8。晶胞中距離最近的兩個氧原子間的距離為anm，則晶胞棱長為2anm，立方氧化鋯的密度。

答案為：ZrO2；8；；