Question

【题目】第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐．

（1）铬是一种硬而脆，抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢．基态Cr原子中，电子占据最高能层的符号为 ，该能层上具有的原子轨道数为 ，电子数为 ．

（2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，30Zn与31Ga的第一电离能是否符合这一规律？ （填“是”或“否”），原因是 （如果前一问填“是”，此问可以不答）．

（3）镓与第VA族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓（GaAs）就是其中一种，其晶体结构如图1所示（白色球代表As原子）．在GaAs晶体中，每个Ga原子与 个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为 ．

（4）与As同主族的短周期元素是N、P．AsH3中心原子杂化的类型 ，一定压强下将AsH3和NH3、PH3的混合气体降温是首先液化的是

（5）铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图2所示，则氮化铁的化学式为 ；设晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为 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；正四面体；

（4）sp3；NH3；

（5）Fe4N；．

【解析】试题分析：（1）根据铬的核外电子排布规律可知，铬在最外层是N层，有2个电子，据此答题；

（2）原子的最外层电子数处于半满或全满时，是一种稳定结构，此时原子的第一电离能都高于同周期相邻的元素；

（3）根据晶胞结构图，砷化镓结构中，As位于晶胞的面心和顶点上，Ga位于由四个As原子形成的四面体的体心，据此判断；

（4）与As同主族的短周期元素是N、P，所经AsH3的结构应与NH3相似，NH3分子之间有氢键，沸点较高；

（5）根据均摊法在氮化铁晶胞中，含有N原子数为1，Fe原子数为8×+6×=4，进而确定氮化铁的化学式，根据ρ=计算密度．

解：（1）铬的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，所以铬在最外层是N层，有1个电子，N层上原子轨道为spdf四种，共有轨道数为1+3+5+7=16，

故答案为：N；16；1；

（2）原子的最外层电子数处于半满或全满时，是一种稳定结构，此时原子的第一电离能都高于同周期相邻的元素，30Zn的4s能级有2个电子，处于全满状态，较稳定，所以30Zn与31Ga的第一电离能不符合逐渐增大的规律，

故答案为：C；

（3）根据晶胞结构图，砷化镓结构中，As位于晶胞的面心和顶点上，Ga位于由四个As原子形成的四面体的体心，所以每个Ga原子与4个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为正四面体，

故答案为：4；正四面体；

（4）氨分子中氮原子按sp3方式杂化，N与As同主族，所经AsH3的结构应与NH3相似，AsH3中心原子杂化的类型为sp3，NH3分子之间有氢键，沸点较高，所以一定压强下将AsH3和NH3．PH3的混合气体降温是首先液化的是NH3，

故答案为：sp3；NH3；

（5）根据均摊法在氮化铁晶胞中，含有N原子数为1，Fe原子数为8×+6×=4，所以氮化铁的化学式Fe4N，晶胞的体积为a3cm3，所以ρ==g．cm﹣3=g．cm﹣3，

故答案为：Fe4N；．