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________，價電子排布式為 ____________。

(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”)，原因是____________(如果前一問填“是”，此問可以不答)。

(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 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)銅單質(zhì)晶體中原子的堆積方式如下圖，已知銅晶胞參數(shù)為apm，NA為阿伏加德羅常數(shù)，請回答：

①晶體中銅原子的配位數(shù)為________，堆積方式為________________堆積。

②銅原子半徑r=_________pm；銅晶體密度的計算式為 ______________ g/cm3（注：銅原子相對原子質(zhì)量為64）。

③Cu 與 N 按3:1形成的某種化合物，該化合物能與稀鹽酸劇烈反應(yīng)，生成一種白色沉淀和一種全部由非金屬元素組成的離子化合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

Answer 1

【答案】N 16 3d54s1 否 Zn的4s能級上有2個電子，處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定 4 正四面體 12 面心立方最密 Cu3N+4HCl=3CuCl+NH4Cl

【解析】

（1）基態(tài)Cr原子排布式為1s21s22p63s23p64d54s1，離核越遠，能量越高，即基態(tài)Cr原子中，電子占據(jù)能量最高的能層為N；該能層有s、p、d、f能級，含有原子軌道數(shù)分別為1、3、5、7，共有16個原子軌道；Cr屬于過渡元素，價電子包括最外層電子和次外層d能級，即Cr的價電子排布式為3d54s1；

（2）Zn的價電子排布式為3d104s2，4s能級上有2個電子，處于全滿，較穩(wěn)定，Ga的價電子排布式為4s24p1，因此它們的第一電離能不符合這一規(guī)律；

（3）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，As位于頂點和面心，Ga位于由四個As原子形成四面體的體心，因此每個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)型為正四面體形；

（4）①銅原子晶體類型為面心立方最密堆積，其配位數(shù)為12；

②面對角線的距離是銅原子半徑的4倍，r(Cu)=pm；晶胞中銅原子個數(shù)為8×1/8＋6×1/2=4，晶胞的質(zhì)量為4×64/NAg，晶胞的體積為(a×10－10)3cm3，根據(jù)密度的定義，得出晶胞的密度為g/cm3；

③該化合物化學(xué)式為Cu3N，組成離子化合物的元素都是非金屬元素，即離子化合物為銨鹽，該銨鹽為NH4Cl，沉淀中含有Cu元素，因此有Cu3N＋HCl→NH4Cl＋X根據(jù)H原子守恒HCl系數(shù)為4，X中應(yīng)含有3個Cu和3個Cl，即X為CuCl，方程式為 Cu3N+4HCl=3CuCl+NH4Cl。