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，呈現出被稱為刺猬自旋新磁態。有助于更好理解磁性與非常規超導性之間的聯系。回答下列問題：

（1）基態鎳原子的電子排布式為[Ar]______________；上述材料中所含元素的基態原子中，未成對電子數最多的是___________(填元素符號)。

（2）鐵及其離子易形成配離子，如[Fe(CN)6]3－、[Fe(CN)6]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）；

（3）K3AsO3可用于碘的微量分析。

①K+的焰色反應呈紫色，金屬元素能產生焰色實驗的微觀原因為____________。

②AsO33-的立體構型為________，寫出一種與其互為等電子體的分子________

（填化學式）。

（4）Ni與Ca處于同一周期，且核外最外層電子構型相同，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，設阿伏加德羅常數的值為NA，該晶體的密度ρ＝_____g·cm－3。

Answer 1

【答案】3d84s2 Fe N 電子從較高能級的激發態躍遷到較低能級的激發態乃至基態時，會以光的形式釋放能量 三角錐形 PCl3、PBr3、NF3、NCl3等（答一種即可） Ni的原子半徑較小，價層電子數目較多，金屬鍵較強 C

【解析】

(1)鎳是28號元素，根據構造原理寫出電子排布式，根據鈣、鉀、鐵和砷以及鎳的核外電子排布式，找出未成對電子數最多的；

(2)非金屬元素C、N、O、根據它們在周期表的位置，N的核外電子排布中，2p軌道為半充滿，N的第一電離能高于同周期相鄰的元素，判斷第一電離能的大小；

(3).①電子從較高能級的激發態躍遷到較低能級的激發態乃至基態時，會以光的形式釋放能量；
②AsO33-中As原子孤電子對數==1，價層電子對數=1+3=4，在VSEPR模型基礎上忽略孤對電子可得微粒空間構型；互為等電子體的微粒的原子總數相等、價電子總數也相等；

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

(5) ①鎳的原子堆積方式為面心立方最密堆積；②由晶胞結構可知，每個晶胞中含有2個Ni原子和2個As原子，計算晶胞的質量，晶體密度=晶胞質量÷晶胞體積。

（1）鎳是28號元素，根據構造原理寫出簡化的電子排布式[Ar] 3d84s2，

鈣、鉀、鐵和砷以及鎳的核外電子排布式：[Ar]4s2、[Ar]4s1、[Ar]3d64s2、[Ar]3d104s24p3、[Ar]3d84s2，未成對電子數分別為0、1、4、3、2，基態原子中，未成對電子數最多的是鐵，

故答案為：[Ar] 3d84s2；Fe；

（2）同周期從左到右，第一電離能呈現增大的趨勢，由于氮原子的2p能級為半充滿，較穩定，故C、N、O的第一電離能大小順序為C<O<N，第一電離能較大的元素為N，

故答案為：N；

（3）①金屬元素產生焰色反應的微觀原因為：電子從較高能級的激發態躍遷到較低能級的激發態乃至基態 時，會以光的形式釋放能量，產生焰色反應，

故答案為：電子從較高能級的激發態躍遷到較低能級的激發態乃至基態時，會以光的形式釋放能量；

②AsO33中As原子孤電子對數==1，價層電子對數=1+3=4，在VSEPR模型基礎上忽略孤對電子可得微粒空間構型為三角錐形；根據價電子總數和原子總數（氫等輕原子不計在內）相同的分子、離子或基團互為等電子體可知，用Cl原子替代O原子、1個單位負電荷可得與AsO33互 為等電子體的分子有PCl3等，進一步替換可得PBr3、NF3、NCl3等，

故答案為：三角錐形；PCl3、PBr3、NF3、NCl3等；

(4)Ca、Ni都屬于金屬晶體，Ni的原子半徑較小，價層電子數目較多，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，價層電子數目較多，金屬鍵較強；

(5) ①鎳的原子堆積方式為面心立方最密堆積，故金屬鎳晶胞俯視圖為C，

答案為C；

②由晶胞結構可知，每個晶胞中含有Ni原子數目=8×+4×=2，含有2個As原子，晶胞的質量=2×g，晶胞的體積V=a×10-10cm×a×10-10cm××c×10-10cm=×10-30cm3，故晶胞的密度ρ=g·cm－3，

故答案為：。