Question

【题目】钛、铁、砷、硒、锌等元素的单质及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

（1）基态Ti原子中，最高能层电子的电子云轮廓形状为_______，与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同的元素有________种。

（2）铁的第三电离能、第四电离能分别为和，远大于的原因是______________________。

（3）离子可用于的检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸和异硫氰酸。

①写出与互为等电子体的一种微粒_________分子或离子；

②异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是_______________。

（4）成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为，分子结构如图1所示，As原子的杂化方式为_______________。

（5）离子化合物的晶胞结构如图2所示。一个晶胞含有的键有__________个。

（6）硒化锌的晶胞结构如图所示，图中X和Y点所堆积的原子均为____________填元素符号；该晶胞中硒原子所处空隙类型为____________填“立方体”、“正四面体”或“正八面体”，该种空隙的填充率为____________；若该晶胞密度为，硒化锌的摩尔质量为。用代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a为____________nm。

Answer 1

【答案】球形 2 的3d能级半充满，结构稳定 或、、 异硫氰酸分子间存在氢键 杂化 正四面体 。

【解析】

（1）根据构造原理写出核外电子排布式，判断出最高能级的形状，与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同，结合构造原理与洪特规则特例，符合条件元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1；

（2）价电子排布为全满或半满时，处于稳定结构，此时电离能将增大；

（3）C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子，N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子，S原子可以用氧原子替换，与SCN-互为等电子体的一种微粒为：N2O、CO2、CS2、OCN-（任意一种）；从氢键的角度分析沸点的高低。

（4）由结构图可知，黑色球为As、白色球为S，分子中As原子形成3个σ键、还含有1对孤电子对，杂化轨道数目为3+1=4，故As杂化方式为sp3杂化；

（5）计算出晶胞中C22-数目，每个C22-中含2个π键；

（6）根据图示，Zn原子处于晶胞的顶点与面心，晶胞中Zn原子形成正四面体结构有8个，其中4个正四面体中心填充Se原子，正四面体空隙的填充率为50%；V== =，N可以从晶胞构型中计算出N=4，NA、M、ρ均为已知，代入公式可以得到体积，晶胞参数等于体积的三次开方。

（1）基态Ti原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2，最高能层电子为4s能级，电子云轮廓图形为球形；与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同，结合构造原理与洪特规则特例，符合条件元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1，故有2种，

故答案为：球形；2；

（2）由Fe2+变为Fe3+体现Fe的第三电离能，即价电子由3d6变为3d5；当从3d5状态再失去一个电子时，体现第四电离能，因3d5为半充满状态，较为稳定，故第四电离能大于第三电离能，

故答案为：Fe3+的3d能级半充满，结构稳定；

（3）①C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子，N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子，S原子可以用氧原子替换，与SCN-互为等电子体的一种微粒为：N2O、CO2、CS2、OCN-（任意一种），

故答案为：或、、；

②异硫氰酸分子间含有氢键，故异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高；

故答案为：异硫氰酸分子间存在氢键 ；

（4）由结构图可知，黑色球为As、白色球为S，分子中As原子形成3个σ键、还含有1对孤电子对，杂化轨道数目为3+1=4，故As杂化方式为sp3杂化，

故答案为：sp3杂化；

（5）晶胞中C22-数目为：12×+1=4，每个C22-中含2个π键，一个晶胞含有平均有π键数目为：2×4=8，

故答案为：8；

（6）晶胞中Se、Zn原子数目之比为1：1，Zn原子处于晶胞的顶点与面心，Se原子与周围的4个Zn原子形成正四面体构型，Se处于正四面体的中心，X，Y都代表Zn；晶胞中Zn原子形成正四面体结构有8个，其中4个正四面体中心填充Se原子，正四面体空隙的填充率为50%；晶胞中Zn原子数目为：8×+6×=4、Se原子数目为4，晶胞中各微粒总质量为：g，晶胞体积为：，晶胞参数a=cm=nm，

故答案为：；正四面体；；。