Question

【題目】第四周期中的18種元素具有重要的用途，在現代工業中備受青睞。

（1）鈦原子的價電子排布式為______________________，TiCl4沸點136℃，熔點－25℃，晶體類型為___________晶體。

（2）銅的第二電離能(I2)卻大于鋅的第二電離能，其主要原因是______________________。

（3）與As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子軌道雜化的類型_________________；一定壓強下將AsH3、NH3和PH3的混合氣體降溫時液化順序是______________________，理由是______________________。

（4）鉻是一種硬而脆抗腐蝕性強的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼。下圖1為鉻的晶胞結構圖，則鉻晶胞屬于___________堆積；該晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為___________。

（5）鈷晶體的一種晶胞(如圖2所示)的邊長為anm，密度為ρg·cm－3，NA表示阿伏加德羅常數的值，則鈷原子半徑為___________mm，鈷的相對原子質量可表示為___________。

Answer 1

【答案】3d24s2 分子 氣態Cu失去一個電子變成結構為[Ar]3d10的Cu+，此時3d軌道處于全滿的穩定狀態，所以Cu的第二電離能相對較大，而氣態Zn失去一個電子變成結構為[Ar]3d104s1的Zn+，易再失去一個電子，所以Zn的第二電離能相對較小。 sp3 NH3 AsH3PH3 NH3分子間有氫鍵，AsH3和PH3結構相似，而AsH3的相對分子質量大于PH3的相對分子質量，所以分子間作用力AsH3大于PH3 體心立方 68 a 5a3ρNA

【解析】

（1）根據鈦原子電子排布分析其價電子排布式，依據沸點判斷晶體類型；

（2）根據軌道中電子處于全滿、全空、半滿時較穩定,再失去電子需要的能量較大來分析；

（3）與As同主族的短周期元素是N、P，所以AsH3的結構應與NH3相似，NH3分子之間有氫鍵，沸點較高；

（4）由圖1可以看出鉻晶胞屬于體心立方堆積，設晶胞參數（晶胞邊長）為anm,則晶胞體積為a3,鉻原子半徑為：a,根據均攤原則晶胞中含有鉻原子數為81/81=2,故鉻原子體積為：（a）32，進而求算該晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率；

（5）根據晶胞結構，計算晶胞的體積，依據密度計算摩爾質量 。

（1）根據鈦原子電子排布式可知，鈦原子的價電子排布式為：3d24s2,由于TiCl4的熔、沸點較低，所以應為分子晶體；

本題答案為：3d24s2, 分子。

（2）氣態Cu失去一個電子變成結構為[Ar]3d10的Cu+，能量較低，而Cu的第二電離能相對較大（或氣態Zn失去一個電子變成結構為[Ar]3d104s1的Zn+，易再失去一個電子，所以Zn的第二電離能相對較小）。

本題答案為：氣態Cu失去一個電子變成結構為[Ar]3d10的Cu+，此時3d軌道處于全滿的穩定狀態，所以Cu的第二電離能相對較大，而氣態Zn失去一個電子變成結構為[Ar]3d104s1的Zn+，易再失去一個電子，所以Zn的第二電離能相對較小。

（3）氨分子中氮原子按sp3方式雜化，N與As同主族，所經AsH3的結構應與NH3相似，AsH3中心原子雜化的類型為sp3，NH3分子之間有氫鍵，沸點較高，所以一定壓強下將AsH3和NH3．PH3的混合氣體降溫時首先液化的是NH3，由于AsH3和PH3均為分子晶體，AsH3的相對分子質量大于PH3的相對分子質量，所以分子間作用力AsH3大于PH3，故一定壓強下將AsH3、NH3和PH3的混合氣體降溫時液化順序是：NH3 AsH3PH3；

本題答案為：sp3、NH3 AsH3PH3、NH3分子間有氫鍵，AsH3和PH3結構相似，而AsH3的相對分子質量大于PH3的相對分子質量，所以分子間作用力AsH3大于PH3。

（4）由圖1可以看出鉻晶胞屬于體心立方堆積，設晶胞參數（晶胞邊長）為anm,則晶胞體積為a3,鉻原子半徑為：a,根據均攤原則晶胞中含有鉻原子數為81/81=2,故鉻原子體積為：（a）32，所以該晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為：[（a）32]/ a3=68；

本題答案為：體心立方，68。

（5）根據晶胞結構，在晶胞中含有鈷原子數為81/81=2，晶胞邊長為anm=acm，晶胞體積V=，由晶胞的邊長可求面對角線及體對角線，體對角線的長度是鈷原子半徑的4倍，鈷原子半徑為：anm，設鈷的相對原子質量為M，則1mol鈷的質量為2M g，ρ==2M/(NAV)，M=5a3ρNA；

本題答案為：a 、5a3ρNA。