Question

【题目】最近一期《物理评论快报》报道了科学家成功制备了包含钙(Ca)、钾(K)、铁(Fe)和砷(As)以及少量镍(Ni)的新型化合物材料[CaK(Fe1-x一Nix)4As4）．回答下列问题：

（1）基态镍原子的价层电子排布式为________，基态砷原子最高能级的电子云有________个伸展方向．

（2）亚铁氰化钾｛K4[Fe(CN)6]}是食盐中广泛使用的抗结剂，化学式中涉及的所有元素的笫一电离能由小到大的顺序为________，[Fe(CN)6]4-中，铁提供的空轨道数目为________，气态化合物X与CN一互为等电子体，则X的化学式为________．

（3）AsCl3分子中砷的杂化类型为________；其空间构型为________。

（4）已知：CaO、K2S的熔点分别为2572℃、840℃,二者熔点差异的主要原因是________。

（5）镍和硫形成的某晶体．其晶胞如图所示．巳知该晶体密度为dgcm-3，NA为阿伏加德罗常数的值。则Ni、S原子最短核间距(D)为________________cm。

Answer 1

【答案】3d84s2 3 K<Fe<C<N 6 CO(或其他合理答案） sp3 三角锥形 CaO、K2S都是离子晶体.Ca2+所带电荷数大于K+且Ca2+的半径小于K+.O2-的半径小于S2-，故CaO的晶格能大于K2S.所以熔点CaO>K2S

【解析】

（1）依据镍元素的原子序数为28，确定基态镍原子的核外电子排布式；依据砷元素的原子序数为33，其价电子排布式，确定基态砷原子最高能级，然后确定在确定最高能级的伸展方向；

（2）根据元素在周期表的位置特征，判断元素的第一电离能；

（3）根据价层电子对数确定中心原子的杂化类型，结合价层电子对数和孤电子对数确定分子的空间构型；

（4）离子晶体晶格能越大晶体的熔点越高，找出影响晶格能大小的因素；

（5）利用均摊法计算出1个晶胞中含有Ni、S的原子个数，结合密度和阿伏加德罗常数，计算出晶胞的棱长。

（1）镍元素的原子序数为28，基态镍原子的价层电子排布式为3d84s2；砷元素的原子序数为33，属于第四周期第ⅤA族，基态砷原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，最高能级为4p，其电子云有3个伸展方向；

（2）一般金属性越强第一电离能越小，同周期主族元素随原子序数的增大第一电离能呈增大趋势，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，故第一电离能由小到大的顺序为 K<Fe<C<N；Fe2+与CN-形成6个配位键，[Fe(CN)6]4-中铁提供的空轨道数目为6；原子个数相同，价电子数相等的几种不同的分子互为等电子体，故与CN-互为等电子体的气体分子为N2或CO；

（3）1个AsCl3分子中含有3个键，中心原子As含有一对孤电子对，价层电子对数为4，故AsCl3分子中砷的杂化类型为sp3；其空间构型为三角锥形。

（4）离子晶体熔沸点的高低与晶格能的大小有关，离子晶体的晶格能越大，离子晶体的熔沸点越高。离子所带电荷数越多、离子半径越小，晶格能越大。Ca2+所带电荷数比K+所带电荷数多，且Ca2+半径比K+半径小，所以晶格能CaOK2S，熔点CaOK2S；

（5）晶胞顶点原子与四面体中心原子距离最近，二者连线处于体对角线上，可知二者最短距离为体对角线长度的，晶胞的体对角线的长度是晶胞棱长的倍，由NiS的晶胞图可知，一种原子有8个在顶点，6个在面心，该原子的个数为=4，另一种原子有4个在体心，故一个NiS的晶胞中含有4个Ni原子和4个S原子，令晶胞的棱长为acm，则a3×d×NA=4×(59+32)=4×91，a=，Ni、S原子最短核间距(D)为cm。