Question

【題目】2018年11月《物理評論快報》報道了艾姆斯實驗室制造的包含鈣、鉀、鐵和砷以及少量鎳的CaK(Fe1-xNix)4As4新型化合物材料，呈現(xiàn)出被稱為刺猬自旋新磁態(tài)。有助于更好理解磁性 與非常規(guī)超導(dǎo)性之間的聯(lián)系。回答下列問題：

（1）基態(tài)鎳原子的價電子排布式為_______；上述材料中所含元素的基態(tài)原子中，未成對電子數(shù)最多的是_______ (填元素符號)。

（2）鐵及其離子易形成配離子，如[Fe(CN)6]3-、[Fe(CN)x]4-、Fe(CO)5等。所包括的非金屬元素中第一電離能最大的是______（填元素符號）；[Fe(CN)6] 4-中含有σ鍵與π鍵的數(shù)目比為_____________。

（3）K3AsO3可用于碘的微量分析。

①AsO33-的立體構(gòu)型為_______，寫出一種與其互為等電子體的分子_______（填化學(xué)式）。

②K+的焰色反應(yīng)呈紫色，金屬元素能產(chǎn)生焰色實驗的微觀原因為_______。

（4）Ni與Ca處于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬Ni的熔點和沸點均比金屬Ca的高，其原因為_______。

（5）①金屬鎳的原子堆積方式如圖所示，則金屬鎳晶胞俯視圖為_______。

a． b． c． d．

②某砷鎳合金的晶胞如圖所示，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體的密度ρ＝_____g·cm－3。

Answer 1

【答案】3d84s2 Fe N 1∶1 三角錐形 PCl3、PBr3、NF3、NCl3等 電子從較高能級的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能級的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，會以光的形式釋放能量 Ni的原子半徑較小，價層電子數(shù)目較多，金屬鍵較強 C

【解析】

(1)基態(tài)鎳原子核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫Ni原子的電子排布式，上述材料中所含元素為K、Ca、Ni、Fe、As，這些元素的基態(tài)原子中，未成對電子數(shù)分別是1、0、2、4、3；

(2)配離子含有Fe，C，N，O4種元素，非金屬為C，N與O，原子軌道上電子處于全滿、全空、半滿時較穩(wěn)定，結(jié)合C、N與O的電子排布式分析解答；

(3)①根據(jù)VSEPR理論判斷AsO33-的立體構(gòu)型，等電子體是指原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同的微粒；②電子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時，要釋放能量；

(4)金屬晶體熔沸點的高低與金屬鍵的強弱有關(guān)，金屬鍵的強弱與價層電子數(shù)目和金屬原子的半徑有關(guān)；

(5)①根據(jù)圖示，金屬Ni的晶胞堆積方式呈現(xiàn)ABCABC……重復(fù)，這是面心立方最密堆積；②由晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)合均攤法，計算每個晶胞中含有的Ni原子和As原子個數(shù)，確定晶胞的質(zhì)量，再根據(jù)晶體密度=晶胞質(zhì)量÷晶胞體積計算。

(1)基態(tài)鎳原子核外有28個電子， Ni原子的電子排布式為[Ar]3d84s2，

上述材料中所含元素為K、Ca、Ni、Fe、As，這些元素的基態(tài)原子中，未成對電子數(shù)分別是1、0、2、4、3，未成對電子數(shù)最多的是Fe，故答案為：3d84s2；Fe；

(2)配離子含有Fe，C，N，O4種元素，非金屬為C、N與O，原子軌道上電子處于全滿、全空、半滿時較穩(wěn)定，氮原子2p軌道上的電子為半充滿，相對穩(wěn)定，更不易失去電子，所以C、N、O這三種元素第一電離能最大的是N元素，[Fe(CN)6] 4-中含有6個配位鍵，6個C≡N，因此σ鍵與π鍵的數(shù)目比為(6+6)∶6×2=1∶1，故答案為：N；1∶1；

(3)①對于AsO33-，根據(jù)VSEPR理論，VP=BP+LP=3+=4，則AsO33-的立體構(gòu)型為三角錐形；等電子體是指原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同的微粒，與AsO33-互為等電子體的分子有：PCl3、PBr3、NF3、NCl3等，故答案為：三角錐形；PCl3、PBr3、NF3、NCl3等；

②電子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時，要釋放能量，所以金屬焰色反應(yīng)原理是激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長(可見光區(qū)域)光的形式釋放能量，故答案為：電子從較高能級的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能級的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，會以光的形式釋放能量；

(4)Ni的原子半徑較小，價層電子數(shù)目較多，金屬鍵較強，故金屬Ni的熔點和沸點均比金屬Ca的高，故答案為：Ni的原子半徑較小，價層電子數(shù)目較多，金屬鍵較強；

(5)①根據(jù)金屬鎳的原子堆積模型圖，金屬Ni的晶胞堆積方式呈現(xiàn)ABCABC……重復(fù)，這是面心立方最密堆積，A選項是某一個面的二維圖，俯視圖中還可以看到C中相對于A多出的4個面心硬球，則金屬鎳晶胞俯視圖為C，故答案為：C；

②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Ni位于晶胞的頂點和4條棱上，每個晶胞中含有Ni原子數(shù)目=8×+4×=2，As位于晶胞內(nèi)部，含有2個As原子，晶胞質(zhì)量=2×g，晶胞的體積V=a×10-10 cm×a×10-10 cm×sin60°×c×10-10 cm=×10-30cm3，故晶胞的密度ρ==gcm-3，故答案為：。