Question

20．不锈钢是由铁、铬、镍，碳及众多不同元素所组成的合金，铁是主要成分元素，铬是笫一主要的合金元素．其中铬的含量不能低于11%，不然就不能生成致密氧化膜CrO₃以防止腐蚀．

（1）基态碳（C）原子的电甲排布图为．
（2）[Cr（H₂0）₄Cl₂]•2H₂O 中Cr的配位数为6．
（3）与铜属于同一周期，且未成对电子数最多的元素基态原子价层电子排布式为3d⁵4s¹．
（4）Fe的一种晶胞结构如甲、乙所示，若按甲中虚线方向切乙得到的A〜D图中正确的是A．
（5）据报道，只含镁、镍和碳三种元素的晶体具 有超导性．鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注．该晶体的晶胞结构如下图所示，晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有12个，试写出该晶体的化学式MgCNi₃．
（6）根据下列五种元素的第一至第四电离能数据（单位：kJ•mol^-1），回答下列问题．

元素代号	I1	I2	I3	I4
Q	2 080	4 000	6 100	9 400
R	500	4 600	6 900	9 500
S	740	1 500	7 700	10 500
T	580	1 800	2 700	11 600
U	420	3 100	4 400	5 900

①在周期表中，最可能处于同一族的是R和U．
②T元素最可能是P区元素．若T为第二周期元素，F．是第三周期元素中原子半径最小的元素，则T、F形成的化合物的空间构型为平面三角形，其中心原子的杂化方式为sp²．

Answer 1

分析 （1）基态碳原子含有6个电子，2个电子排在1S轨道上，2个电子排在2s轨道上，2个电子排在2p轨道上，分占2个轨道，且方向相同；
（2）根据化学式确定其配位数；
（3）与铜属于同一周期，则为第四周期，未成对价电子数最多的元素，该元素的3d能级上有5个电子、4s能级上有1个电子时，其未成对电子数最多，所以该元素是24号元素Cr元素，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式；
（4）根据晶胞堆积形成较大晶体，按甲虚线方向切乙形成的纵截面分析；
（5）利用均摊法计算确定其化学式，利用沿X、Y、Z三轴切割的方法确定镍原子个数；
（6）Q的电离能较大，且其第一电离能较大，应该为稀有气体元素；
R第一电离能远远小于第二电离能，则R元素原子最外层电子数为1，属于第IA族元素；
S第二电离能远远小于第三电离能，则S元素原子最外层电子数是2，属于第IIA族元素；
T元素第三电离能远远小于第四电离能，则T元素原子最外层电子数是3，属于第IIIA族元素；
U元素第一电离能远远小于第二电离能，则U元素原子最外层电子数是1，属于第IA族元素，据此分析解答．

解答 解：（1）C原子序数为6，则基态碳（C）原子的电子排布图为，故答案为：；
（2）[Cr（H₂O）₄Cl₂]Cl•2H₂O中Cr与4个H₂O，2个Cl^-形成配位键，所以配位数为6，故答案为：6；
（3）与铜属于同一周期，则为第四周期，未成对价电子数最多的元素，该元素的3d能级上有5个电子、4s能级上有1个电子时，其未成对电子数最多，所以该元素是24号元素Cr元素，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹），则其价电子排布式为3d⁵4s¹；故答案为：3d⁵4s¹；
（4）甲中Fe位于顶点和体心，乙由8个甲组成，按甲虚线方向切乙形成的纵截面边长不相等，则排除B、D，由于每个小晶胞中的体心含有1个Fe原子，则应为A，故答案为：A；
（5）该晶胞中，碳原子个数是1，镁原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，镍原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3，所以其化学式为：MgCNi₃，利用沿X、Y、Z三轴切割的方法知，晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有4×3=12，
故答案为：12；MgCNi₃；
（6）Q的电离能较大，且其第一电离能较大，应该为稀有气体元素；
R第一电离能远远小于第二电离能，则R元素原子最外层电子数为1，属于第IA族元素；
S第二电离能远远小于第三电离能，则S元素原子最外层电子数是2，属于第IIA族元素；
T元素第三电离能远远小于第四电离能，则T元素原子最外层电子数是3，属于第IIIA族元素；
U元素第一电离能远远小于第二电离能，则U元素原子最外层电子数是1，属于第IA族元素，
①R和U属于第IA族元素，故答案为：R和U；
②T属于第IIIA族元素，则T最可能是P区元素；若T为第二周期元素，T为B元素，E是第三周期元素中原子半径最小的元素，则为Cl元素，T、E形成化合物为BCl₃，BCl₃中B原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，中心原子的杂化方式为sp²，所以其空间构型为平面三角形，故答案为：P；平面三角形；sp²．

点评 本题考查较为综合，题目难度较大，涉及元素电离能、化学式的确定、轨道式的书写、等电子体等知识点，化学式的确定、配位数的确定是常考知识点．