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___。

（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，其晶体结构如下图所示（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为____；一定压强下将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时首先液化的是_______，理由是__________；

（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】N 16 否 30Zn的4s能级有2个电子，处于全满状态，较稳定 4 正四面体 sp3 NH3 NH3分子之间有氢键，沸点较高 Fe4N ；

【解析】

试题（1）根据铬核外电子排布可知，铬元素最外层是N层，据此回答；(2)30Zn的4s能级有2个电子，处于全满状态，较稳定；31Ga的4p能级有1个电子，不稳定；(3)根据 GaAs的晶胞结构图可知，As位于晶胞的面心和顶点，Ga位于由4个As原子构成的四面体的中心，据此判断；(4)与As同主族的元素是N、P，所以AsH3的结构应与NH3相似；NH3分子之间有氢键，沸点最高；(5)根据均摊法确定氮化铁的化学式；根据 计算密度。

解析：（1）铬的核外电子排布是1s22s22p63s23p63d54s1，原子最外层电子能量最高，铬元素最外层是N层，该能层上共有spdf四个能级，具有的原子轨道数为1+3+5+7=16；

(2)30Zn的4s能级有2个电子，处于全满状态，较稳定；31Ga的4p能级有1个电子，不稳定，所以30Zn与31Ga的第一电离能不符合随原子序数的增大，第一电离能逐渐增大的规律；

(3)根据 GaAs的晶胞结构图可知，As位于晶胞的面心和顶点，Ga位于由4个As原子构成的四面体的中心，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；

(4)NH3中N原子的杂化方式是 ，N、P与As同主族，所以AsH3的结构应与NH3相似，AsH3中As的杂化方式是；NH3分子之间有氢键，沸点最高，一定压强下将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时首先液化的是NH3；(5)根据均摊法，N原子位于晶胞中心，含有1个N原子，Fe原子位于顶点和面心，Fe数是 ，所以氮化铁化学式是Fe4N；晶胞边长为acm，一个晶胞的体积为 ，一个晶胞的质量是 ，根据，该晶体的密度为g．cm﹣3。