Question

【題目】第四周期中的18種元素具有重要的用途，在現代工業中備受青睞．

（1）鉻是一種硬而脆，抗腐蝕性強的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼．基態Cr原子中，電子占據最高能層的符號為 ，該能層上具有的原子軌道數為 ，電子數為 ．

（2）第四周期元素的第一電離能隨原子序數的增大，總趨勢是逐漸增大的，30Zn與31Ga的第一電離能是否符合這一規律？ （填“是”或“否”），原因是 （如果前一問填“是”，此問可以不答）．

（3）鎵與第VA族元素可形成多種新型人工半導體材料，砷化鎵（GaAs）就是其中一種，其晶體結構如圖1所示（白色球代表As原子）．在GaAs晶體中，每個Ga原子與 個As原子相連，與同一個Ga原子相連的As原子構成的空間構型為 ．

（4）與As同主族的短周期元素是N、P．AsH3中心原子雜化的類型 ，一定壓強下將AsH3和NH3、PH3的混合氣體降溫是首先液化的是

（5）鐵的多種化合物均為磁性材料，氮化鐵是其中一種，某氮化鐵的晶胞結構如圖2所示，則氮化鐵的化學式為 ；設晶胞邊長為acm，阿伏加德羅常數為NA，該晶體的密度為 g．cm﹣3（用含a和NA的式子表示）

Answer 1

【答案】（1）N；16；1；

（2）C；

（3）4；正四面體；

（4）sp3；NH3；

（5）Fe4N；．

【解析】試題分析：（1）根據鉻的核外電子排布規律可知，鉻在最外層是N層，有2個電子，據此答題；

（2）原子的最外層電子數處于半滿或全滿時，是一種穩定結構，此時原子的第一電離能都高于同周期相鄰的元素；

（3）根據晶胞結構圖，砷化鎵結構中，As位于晶胞的面心和頂點上，Ga位于由四個As原子形成的四面體的體心，據此判斷；

（4）與As同主族的短周期元素是N、P，所經AsH3的結構應與NH3相似，NH3分子之間有氫鍵，沸點較高；

（5）根據均攤法在氮化鐵晶胞中，含有N原子數為1，Fe原子數為8×+6×=4，進而確定氮化鐵的化學式，根據ρ=計算密度．

解：（1）鉻的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，所以鉻在最外層是N層，有1個電子，N層上原子軌道為spdf四種，共有軌道數為1+3+5+7=16，

故答案為：N；16；1；

（2）原子的最外層電子數處于半滿或全滿時，是一種穩定結構，此時原子的第一電離能都高于同周期相鄰的元素，30Zn的4s能級有2個電子，處于全滿狀態，較穩定，所以30Zn與31Ga的第一電離能不符合逐漸增大的規律，

故答案為：C；

（3）根據晶胞結構圖，砷化鎵結構中，As位于晶胞的面心和頂點上，Ga位于由四個As原子形成的四面體的體心，所以每個Ga原子與4個As原子相連，與同一個Ga原子相連的As原子構成的空間構型為正四面體，

故答案為：4；正四面體；

（4）氨分子中氮原子按sp3方式雜化，N與As同主族，所經AsH3的結構應與NH3相似，AsH3中心原子雜化的類型為sp3，NH3分子之間有氫鍵，沸點較高，所以一定壓強下將AsH3和NH3．PH3的混合氣體降溫是首先液化的是NH3，

故答案為：sp3；NH3；

（5）根據均攤法在氮化鐵晶胞中，含有N原子數為1，Fe原子數為8×+6×=4，所以氮化鐵的化學式Fe4N，晶胞的體積為a3cm3，所以ρ==g．cm﹣3=g．cm﹣3，

故答案為：Fe4N；．