Question

【題目】最近一期《物理評論快報》報道了科學(xué)家成功制備了包含鈣(Ca)、鉀(K)、鐵(Fe)和砷(As)以及少量鎳(Ni)的新型化合物材料[CaK(Fe1-x一Nix)4As4）．回答下列問題：

（1）基態(tài)鎳原子的價層電子排布式為________，基態(tài)砷原子最高能級的電子云有________個伸展方向．

（2）亞鐵氰化鉀｛K4[Fe(CN)6]}是食鹽中廣泛使用的抗結(jié)劑，化學(xué)式中涉及的所有元素的笫一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>________，[Fe(CN)6]4-中，鐵提供的空軌道數(shù)目為________，氣態(tài)化合物X與CN一互為等電子體，則X的化學(xué)式為________．

（3）AsCl3分子中砷的雜化類型為________；其空間構(gòu)型為________。

（4）已知：CaO、K2S的熔點(diǎn)分別為2572℃、840℃,二者熔點(diǎn)差異的主要原因是________。

（5）鎳和硫形成的某晶體．其晶胞如圖所示．巳知該晶體密度為dgcm-3，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。則Ni、S原子最短核間距(D)為________________cm。

Answer 1

【答案】3d84s2 3 K<Fe<C<N 6 CO(或其他合理答案） sp3 三角錐形 CaO、K2S都是離子晶體.Ca2+所帶電荷數(shù)大于K+且Ca2+的半徑小于K+.O2-的半徑小于S2-，故CaO的晶格能大于K2S.所以熔點(diǎn)CaO>K2S

【解析】

（1）依據(jù)鎳元素的原子序數(shù)為28，確定基態(tài)鎳原子的核外電子排布式；依據(jù)砷元素的原子序數(shù)為33，其價電子排布式，確定基態(tài)砷原子最高能級，然后確定在確定最高能級的伸展方向；

（2）根據(jù)元素在周期表的位置特征，判斷元素的第一電離能；

（3）根據(jù)價層電子對數(shù)確定中心原子的雜化類型，結(jié)合價層電子對數(shù)和孤電子對數(shù)確定分子的空間構(gòu)型；

（4）離子晶體晶格能越大晶體的熔點(diǎn)越高，找出影響晶格能大小的因素；

（5）利用均攤法計算出1個晶胞中含有Ni、S的原子個數(shù)，結(jié)合密度和阿伏加德羅常數(shù)，計算出晶胞的棱長。

（1）鎳元素的原子序數(shù)為28，基態(tài)鎳原子的價層電子排布式為3d84s2；砷元素的原子序數(shù)為33，屬于第四周期第ⅤA族，基態(tài)砷原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3，最高能級為4p，其電子云有3個伸展方向；

（2）一般金屬性越強(qiáng)第一電離能越小，同周期主族元素隨原子序數(shù)的增大第一電離能呈增大趨勢，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素的第一電離能，故第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span> K<Fe<C<N；Fe2+與CN-形成6個配位鍵，[Fe(CN)6]4-中鐵提供的空軌道數(shù)目為6；原子個數(shù)相同，價電子數(shù)相等的幾種不同的分子互為等電子體，故與CN-互為等電子體的氣體分子為N2或CO；

（3）1個AsCl3分子中含有3個鍵，中心原子As含有一對孤電子對，價層電子對數(shù)為4，故AsCl3分子中砷的雜化類型為sp3；其空間構(gòu)型為三角錐形。

（4）離子晶體熔沸點(diǎn)的高低與晶格能的大小有關(guān)，離子晶體的晶格能越大，離子晶體的熔沸點(diǎn)越高。離子所帶電荷數(shù)越多、離子半徑越小，晶格能越大。Ca2+所帶電荷數(shù)比K+所帶電荷數(shù)多，且Ca2+半徑比K+半徑小，所以晶格能CaOK2S，熔點(diǎn)CaOK2S；

（5）晶胞頂點(diǎn)原子與四面體中心原子距離最近，二者連線處于體對角線上，可知二者最短距離為體對角線長度的，晶胞的體對角線的長度是晶胞棱長的倍，由NiS的晶胞圖可知，一種原子有8個在頂點(diǎn)，6個在面心，該原子的個數(shù)為=4，另一種原子有4個在體心，故一個NiS的晶胞中含有4個Ni原子和4個S原子，令晶胞的棱長為acm，則a3×d×NA=4×(59+32)=4×91，a=，Ni、S原子最短核間距(D)為cm。