Question

14．第四周期中的 18 種元素具有重要的用途．
（1）金屬釩（V）在材料科學(xué)上有重要作用，被稱為“合金的維生素”，基態(tài)釩原子的價 電子排布式為3d³4s²，第四周期元素的第一電離能隨原子序 數(shù)的增大，總趨勢是逐漸增大的，但 Ga 的第一電離能卻明顯低于 Zn，原因是Zn原子的價電子排布式為3d¹⁰4s²，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定，故Zn的第一電離能大于Ga．
（2）已知四溴化鍺是電子工業(yè)中的一種常用試劑，其熔點為 26.1℃，沸點為 186℃，則 GeBr₄ 的晶體類型為分子晶體，中心原子的雜化類型為sp³，與 SiBr4 相比，沸點較低的物質(zhì)是SiBr₄．
（3）第四周期ⅤA～ⅦA 族的元素中，電負(fù)性由大到小的順序為（用元素符號表 示）Br＞Se＞As．
（4）如圖 1 所示為二維平面晶體示意圖，所表示的化學(xué)式為 AX₃ 的是b；圖 2 為一個金屬銅的晶胞，此晶胞立方體的邊長為 a cm，金屬銅的 密度為 ρ g/cm³，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為$\frac{256}{ρa{\;}^{3}}$（用含 a、ρ 的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）釩元素的基態(tài)原子的簡化電子排布式式[Ar]3d³4s²，其價電子是排布式為3d³4s²，根據(jù)價電子排布判斷電離能的大小；
（2）四溴化鍺的熔沸點低，所以GeBr₄是分子晶體；鍺與溴形成四個共價鍵，所以中心原子的雜化類型為sp³；分子晶體相對分子質(zhì)量越小沸點較低；
（3）同周期主族元素電負(fù)性從左到右漸增；
（4）由圖中直接相鄰的原子數(shù)可以求出a、b中兩類原子數(shù)目之比，據(jù)此確定；
根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu原子數(shù)目，結(jié)合相對分子質(zhì)量及阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，根據(jù)晶胞棱長計算晶胞體積，再根據(jù)密度計算晶胞質(zhì)量，據(jù)此列方程計算．

解答 解：（1）釩元素的基態(tài)原子的簡化電子排布式式[Ar]3d³4s²，其價電子是排布式為3d³4s²，Zn原子的價電子排布式為3d¹⁰4s²，價電子中3d、4s軌道為全充滿狀態(tài)，原子較穩(wěn)定，故Zn的第一電離能大于Ga，
故答案為：3d³4s²；Zn原子的價電子排布式為3d¹⁰4s²，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定，故Zn的第一電離能大于Ga；
（2）四溴化鍺的熔沸點低，所以GeBr₄是分子晶體；鍺與溴形成四個共價鍵，所以中心原子的雜化類型為sp³，與 SiBr₄相比，相對分子質(zhì)量較小的為SiBr₄，所以沸點較低的物質(zhì)是SiBr₄，故答案為：分子晶體；sp³；SiBr₄；
（3）同周期主族元素電負(fù)性從左到右漸增，所以第四周期電負(fù)性由大到小的順序：Br＞Se＞As，故答案為：Br＞Se＞As；
（4）a圖中每個斜線球周圍有6個白色球，而每個白色球為3個斜線球共有，故斜線球與白色球數(shù)目之比=1：6×$\frac{1}{3}$=1：2，
b圖中每個斜線球周圍有6個白色球，而每個白色球為2個斜線球共有，故斜線球與白色球數(shù)目之比=1：6×$\frac{1}{2}$=1：3，
故圖b符合化學(xué)式為AX₃，
晶胞中含有銅原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g，該晶胞體積為a³ cm³，則$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g=a³ cm³×ρ g/cm³，故N_A=$\frac{256}{ρa{\;}^{3}}$，
故答案為：b；$\frac{256}{ρa{\;}^{3}}$．

點評 本題考查較為綜合，晶體類型的判斷、價電子是排布、電負(fù)性以及晶胞的計算等知識，題目難度中等，注意利用均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計算，原子核外電子排布與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，當(dāng)價層電子軌道處于全空、全充滿、半充滿時，較穩(wěn)定．