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________，价电子排布式为 ____________。

(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)铜单质晶体中原子的堆积方式如下图，已知铜晶胞参数为apm，NA为阿伏加德罗常数，请回答：

①晶体中铜原子的配位数为________，堆积方式为________________堆积。

②铜原子半径r=_________pm；铜晶体密度的计算式为 ______________ g/cm3（注：铜原子相对原子质量为64）。

③Cu 与 N 按3:1形成的某种化合物，该化合物能与稀盐酸剧烈反应，生成一种白色沉淀和一种全部由非金属元素组成的离子化合物，该反应的化学方程式为______________。

Answer 1

【答案】N 16 3d54s1 否 Zn的4s能级上有2个电子，处于全满状态，较稳定 4 正四面体 12 面心立方最密 Cu3N+4HCl=3CuCl+NH4Cl

【解析】

（1）基态Cr原子排布式为1s21s22p63s23p64d54s1，离核越远，能量越高，即基态Cr原子中，电子占据能量最高的能层为N；该能层有s、p、d、f能级，含有原子轨道数分别为1、3、5、7，共有16个原子轨道；Cr属于过渡元素，价电子包括最外层电子和次外层d能级，即Cr的价电子排布式为3d54s1；

（2）Zn的价电子排布式为3d104s2，4s能级上有2个电子，处于全满，较稳定，Ga的价电子排布式为4s24p1，因此它们的第一电离能不符合这一规律；

（3）根据晶胞结构，As位于顶点和面心，Ga位于由四个As原子形成四面体的体心，因此每个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形；

（4）①铜原子晶体类型为面心立方最密堆积，其配位数为12；

②面对角线的距离是铜原子半径的4倍，r(Cu)=pm；晶胞中铜原子个数为8×1/8＋6×1/2=4，晶胞的质量为4×64/NAg，晶胞的体积为(a×10－10)3cm3，根据密度的定义，得出晶胞的密度为g/cm3；

③该化合物化学式为Cu3N，组成离子化合物的元素都是非金属元素，即离子化合物为铵盐，该铵盐为NH4Cl，沉淀中含有Cu元素，因此有Cu3N＋HCl→NH4Cl＋X根据H原子守恒HCl系数为4，X中应含有3个Cu和3个Cl，即X为CuCl，方程式为 Cu3N+4HCl=3CuCl+NH4Cl。