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(hào)為___，該能層上具有的原子軌道數(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(shì)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”），原因是______________（如果前一問(wèn)填“是”，此問(wèn)可以不答）。

（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)如下圖所示（白色球代表As原子）．在GaAs晶體中，每個(gè)Ga原子與____個(gè)As原子相連，與同一個(gè)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為____；一定壓強(qiáng)下將AsH3、NH3和PH3的混合氣體降溫時(shí)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(zhǎng)為acm，阿伏加德羅常數(shù)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 否 30Zn的4s能級(jí)有2個(gè)電子，處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定 4 正四面體 sp3 NH3 NH3分子之間有氫鍵，沸點(diǎn)較高 Fe4N ；

【解析】

試題（1）根據(jù)鉻核外電子排布可知，鉻元素最外層是N層，據(jù)此回答；(2)30Zn的4s能級(jí)有2個(gè)電子，處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定；31Ga的4p能級(jí)有1個(gè)電子，不穩(wěn)定；(3)根據(jù) GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，As位于晶胞的面心和頂點(diǎn)，Ga位于由4個(gè)As原子構(gòu)成的四面體的中心，據(jù)此判斷；(4)與As同主族的元素是N、P，所以AsH3的結(jié)構(gòu)應(yīng)與NH3相似；NH3分子之間有氫鍵，沸點(diǎn)最高；(5)根據(jù)均攤法確定氮化鐵的化學(xué)式；根據(jù) 計(jì)算密度。

解析：（1）鉻的核外電子排布是1s22s22p63s23p63d54s1，原子最外層電子能量最高，鉻元素最外層是N層，該能層上共有spdf四個(gè)能級(jí)，具有的原子軌道數(shù)為1+3+5+7=16；

(2)30Zn的4s能級(jí)有2個(gè)電子，處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定；31Ga的4p能級(jí)有1個(gè)電子，不穩(wěn)定，所以30Zn與31Ga的第一電離能不符合隨原子序數(shù)的增大，第一電離能逐漸增大的規(guī)律；

(3)根據(jù) GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，As位于晶胞的面心和頂點(diǎn)，Ga位于由4個(gè)As原子構(gòu)成的四面體的中心，每個(gè)Ga原子與4個(gè)As原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體；

(4)NH3中N原子的雜化方式是 ，N、P與As同主族，所以AsH3的結(jié)構(gòu)應(yīng)與NH3相似，AsH3中As的雜化方式是；NH3分子之間有氫鍵，沸點(diǎn)最高，一定壓強(qiáng)下將AsH3、NH3和PH3的混合氣體降溫時(shí)首先液化的是NH3；(5)根據(jù)均攤法，N原子位于晶胞中心，含有1個(gè)N原子，F(xiàn)e原子位于頂點(diǎn)和面心，F(xiàn)e數(shù)是 ，所以氮化鐵化學(xué)式是Fe4N；晶胞邊長(zhǎng)為acm，一個(gè)晶胞的體積為 ，一個(gè)晶胞的質(zhì)量是 ，根據(jù)，該晶體的密度為g．cm﹣3。