Question

【題目】第四周期中的18種元素具有重要的用途，在現(xiàn)代工業(yè)中備受青睞。

（1）鉻是一種硬而脆、抗腐蝕性強(qiáng)的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼。基態(tài)Cr原子中，電子占據(jù)最高能層的符號為__，該能層上具有的原子軌道數(shù)為__，電子數(shù)為__。

（2）第四周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大，總趨勢是逐漸增大的，30Zn與31Ga的第一電離能是否符合這一規(guī)律？__(填“是”或“否”)。

（3）鎵與第ⅤA族元素可形成多種新型人工半導(dǎo)體材料，砷化鎵(GaAs)就是其中一種，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶體中，每個Ga原子與__個As原子相連，與同一個Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為__。

（4）與As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子雜化的類型__；一定壓強(qiáng)下將AsH3和NH3、PH3的混合氣體降溫時首先液化的是__，理由是__。

（5）鐵的多種化合物均為磁性材料，氮化鐵是其中一種，某氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則氮化鐵的化學(xué)式為__；設(shè)晶胞邊長為acm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體的密度為__g·cm-3(用含a和NA的式子表示)。

Answer 1

【答案】N 16 1 否 4 正四面體 sp3 NH3 因為氨分子間存在氫鍵，分子間作用力更大，沸點(diǎn)更高，降溫時先液化 Fe4N

【解析】

（1）基態(tài)Cr原子核外電子排布式為[Ar]3d54s1，電子占據(jù)最高能層為第四能層，能層符號為N；第四能層中有s、p、d、f能級，分別具有的軌道數(shù)為：1、3、5、7，軌道總數(shù)為1+3+5+7=16；由核外電子排布式可知，基態(tài)Cr原子在第四能層上的電子數(shù)為1；

（2）原子的最外層電子數(shù)處于半滿或全滿時，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，此時原子的第一電離都高于同周期相鄰的元素，30Zn的3d能級上有10個電子，4s能級有2個電子，處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，30Zn的第一電離能大于Ga，所以30Zn與31Ga的第一電離能不符合逐漸增大的規(guī)律；

（3）根據(jù)晶胞圖可知，砷化鎵結(jié)構(gòu)中，As位于晶胞的面心和頂點(diǎn)上，Ga位于由四個As原子形成的四面體的體心，所以每個Ga原子與4個As原子相連；與同一個Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體；

（4）氨分子中氮原子按sp3方式雜化，N與As同主族，所經(jīng)AsH3的結(jié)構(gòu)與NH3相似，AsH3中心原子雜化的類型為sp3；NH3分子之間有氫鍵，沸點(diǎn)較高，所以一定壓強(qiáng)下將AsH3和NH3、PH3的混合氣體降溫時，首先液化的是NH3；

（5）根據(jù)均攤法在氮化鐵晶胞中，含有N原子數(shù)為1，Fe原子數(shù)為，所以氮化鐵的化學(xué)式Fe4N；晶胞的體積為a3cm3，所以。