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__，电子数为__。

（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”)。

（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）与As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子杂化的类型__；一定压强下将AsH3和NH3、PH3的混合气体降温时首先液化的是__，理由是__。

（5）铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图所示，则氮化铁的化学式为__；设晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为__g·cm-3(用含a和NA的式子表示)。

Answer 1

【答案】N 16 1 否 4 正四面体 sp3 NH3 因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化 Fe4N

【解析】

（1）基态Cr原子核外电子排布式为[Ar]3d54s1，电子占据最高能层为第四能层，能层符号为N；第四能层中有s、p、d、f能级，分别具有的轨道数为：1、3、5、7，轨道总数为1+3+5+7=16；由核外电子排布式可知，基态Cr原子在第四能层上的电子数为1；

（2）原子的最外层电子数处于半满或全满时，是一种稳定结构，此时原子的第一电离都高于同周期相邻的元素，30Zn的3d能级上有10个电子，4s能级有2个电子，处于全满状态，较稳定，30Zn的第一电离能大于Ga，所以30Zn与31Ga的第一电离能不符合逐渐增大的规律；

（3）根据晶胞图可知，砷化镓结构中，As位于晶胞的面心和顶点上，Ga位于由四个As原子形成的四面体的体心，所以每个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；

（4）氨分子中氮原子按sp3方式杂化，N与As同主族，所经AsH3的结构与NH3相似，AsH3中心原子杂化的类型为sp3；NH3分子之间有氢键，沸点较高，所以一定压强下将AsH3和NH3、PH3的混合气体降温时，首先液化的是NH3；

（5）根据均摊法在氮化铁晶胞中，含有N原子数为1，Fe原子数为，所以氮化铁的化学式Fe4N；晶胞的体积为a3cm3，所以。