Question

【题目】（1）回答下列问题：

①处于基态的Ca和Fe原子，下列参数前者小于后者的是_________；

a. 最外层电子数 b. 未成对电子数 c. 第一电离能 d. 原子半径

②有文献表明，迄今为止（至2016年）除氦外，所有其他稀有气体元素都能形成化合物。试简要说明未能制得氦的化合物的理由 _______________________。

（2）H和N可以形成多种化合物。

①已知联氨(N2H4)的物理性质与水接近，其原因是_____________________；

②计算表明： N4H62+ 的一种结构如图所示，氢原子只有一种化学环境，氮原子有两种环境，其中的大 π键可表示为_________________。

（3）晶体X只含钠、镁、铅三种元素。在不同的温度和压力下，晶体X呈现不同的晶相。

①γ-X 是立方晶系的晶体。铅为立方最密堆积，其余两种原子有选择的填充铅原子构成的四面体空隙和八面体空隙。在不同的条件下，γ-X 也呈现不同的结构，其晶胞如图所示。X的化学式为_____________；在(b)型晶胞中，边长为a pm，距离Pb最短的Na有_______个，长度为_______pm（用a表示）；Na填充了晶胞中铅原子构成四面体空隙的百分比为________和八面体空隙的百分比为________。已知(a)型晶胞的边长为770 pm，则该型晶体的密度为_________g·cm-3。（只列出计算式）

②α-X是一种六方晶系的晶体，而在α-X中，镁和铅按 1：1 的比例形成类似于石墨的层状结构，钠填在层间。试画出一层α-X 的结构__________。

Answer 1

【答案】bc 基态氦原子具有唯一全充满的1s电子层，半径较小，具有较高的第一电离能，所以难以形成化合物 联氨分子间能形成较多氢键 Na2MgPb 4 a 50% 100%

【解析】

(1)①根据基态的Ca和Fe原子核外电子排布式分析判断；

②根据基态氦原子核外电子排布结构分析判断；

(2)①联氨(N2H4)的分子中的氮原子可与氢原子形成氢键；

②根据N4H62+的结构示意图，四个氮原子形成六电子的大π键；

(3)①结合原子在晶胞中的位置关系，利用均摊法计算书写分子式；在(b)型晶胞中，体对角线处的Na距离Pb最短据此计算距离；在(b)型晶胞中，Na填充了晶胞中铅原子构成的四面体有8个，其中只有4个四面体中填充了Na，铅原子构成八面体只有一个，且Na原子在八面体的体心；根据晶胞密度计算公式ρ=进行解答；

②α-X是一种六方晶系的晶体，而在α-X中，镁和铅按 1：1 的比例形成类似于石墨的层状结构，钠填在层间，则层内只有镁和铅。

(1)①基态的Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，基态Fe原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，

a．二者最外层电子数相等，故a不符合题意；

b．Ca原子没有未成对电子，Fe原子有4个未成对的电子，故b符合题意；

c．Ca与Fe同周期，同周期元素第一电离能从左至右呈增大的趋势，Ca原子核外电子排布处于全充满稳定状态，第一电离能比相邻元素大，但铁原子与钙不相邻，则第一电离能Ca＜Fe，故c符合题意；

d．Ca与Fe同周期，电子层数相同，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径：Ca＞Fe，故d不符合题意；

答案选bc；

②基态氦原子核外电子排布式为1s2，基态氦原子具有唯一全充满的1s电子层，半径较小，具有较高的第一电离能，所以难以形成化合物；

(2)①联氨(N2H4)的分子中的氮原子可与氢原子形成氢键，并且分子间氢键数目较多，水分子间氧原子与氢原子也能形成氢键，则联氨(N2H4)的物理性质与水接近；

②根据N4H62+的结构示意图，四个氮原子形成六电子的大π键，可表示为；

(3)①结合原子在晶胞中的位置关系，利用均摊法，在(a)型晶胞中，Pb位于晶胞的顶点和面心，数目为8×+6×=4，Na位于晶胞的体内，数目为8，Mg原子位于晶胞的棱上和体心，数目为12×+1=4，X的化学式为Na2MgPb；在(b)型晶胞中，体对角线处的Na距离Pb最短，共有4个，棱长为apm，面对角线长为apm，则体对角线的长度为apm，距离Pb最短的Na的长度为体对角线长度的，则长度为apm；在(b)型晶胞中，Na填充了晶胞中铅原子构成的四面体有8个，其中只有4个四面体中填充了Na，Na填充了晶胞中铅原子构成四面体空隙的百分比为50%；铅原子构成八面体只有一个，且Na原子在八面体的体心，Na填充了晶胞中铅原子构成四面体空隙的百分比为100%；(a)型晶胞的边长为770 pm，则晶胞的体积V=(770 pm)3=(7.70×10-8)3cm3，在(a)型晶胞中，Pb位于晶胞的顶点和面心，数目为8×+6×=4，Na位于晶胞的体内，数目为8，Mg原子位于晶胞的棱上和体心，数目为12×+1=4，则一个晶胞中含有4个Na2MgPb；根据晶胞密度计算公式ρ==；

②α-X是一种六方晶系的晶体，而在α-X中，镁和铅按 1：1 的比例形成类似于石墨的层状结构，钠填在层间，则层内只有镁和铅，层内α-X 的结构为。