Question

【题目】2018年11月《物理评论快报》报道了艾姆斯实验室制造的包含钙、钾、铁和砷以及少量镍的CaK(Fe1-xNix)4As4新型化合物材料，呈现出被称为刺猬自旋新磁态。有助于更好理解磁性 与非常规超导性之间的联系。回答下列问题：

（1）基态镍原子的价电子排布式为_______；上述材料中所含元素的基态原子中，未成对电子数最多的是_______ (填元素符号)。

（2）铁及其离子易形成配离子，如[Fe(CN)6]3-、[Fe(CN)x]4-、Fe(CO)5等。所包括的非金属元素中第一电离能最大的是______（填元素符号）；[Fe(CN)6] 4-中含有σ键与π键的数目比为_____________。

（3）K3AsO3可用于碘的微量分析。

①AsO33-的立体构型为_______，写出一种与其互为等电子体的分子_______（填化学式）。

②K+的焰色反应呈紫色，金属元素能产生焰色实验的微观原因为_______。

（4）Ni与Ca处于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Ni的熔点和沸点均比金属Ca的高，其原因为_______。

（5）①金属镍的原子堆积方式如图所示，则金属镍晶胞俯视图为_______。

a． b． c． d．

②某砷镍合金的晶胞如图所示，设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度ρ＝_____g·cm－3。

Answer 1

【答案】3d84s2 Fe N 1∶1 三角锥形 PCl3、PBr3、NF3、NCl3等 电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量 Ni的原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强 C

【解析】

(1)基态镍原子核外有28个电子，根据构造原理书写Ni原子的电子排布式，上述材料中所含元素为K、Ca、Ni、Fe、As，这些元素的基态原子中，未成对电子数分别是1、0、2、4、3；

(2)配离子含有Fe，C，N，O4种元素，非金属为C，N与O，原子轨道上电子处于全满、全空、半满时较稳定，结合C、N与O的电子排布式分析解答；

(3)①根据VSEPR理论判断AsO33-的立体构型，等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒；②电子从高能态跃迁到低能态时，要释放能量；

(4)金属晶体熔沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键的强弱与价层电子数目和金属原子的半径有关；

(5)①根据图示，金属Ni的晶胞堆积方式呈现ABCABC……重复，这是面心立方最密堆积；②由晶胞结构结合均摊法，计算每个晶胞中含有的Ni原子和As原子个数，确定晶胞的质量，再根据晶体密度=晶胞质量÷晶胞体积计算。

(1)基态镍原子核外有28个电子， Ni原子的电子排布式为[Ar]3d84s2，

上述材料中所含元素为K、Ca、Ni、Fe、As，这些元素的基态原子中，未成对电子数分别是1、0、2、4、3，未成对电子数最多的是Fe，故答案为：3d84s2；Fe；

(2)配离子含有Fe，C，N，O4种元素，非金属为C、N与O，原子轨道上电子处于全满、全空、半满时较稳定，氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子，所以C、N、O这三种元素第一电离能最大的是N元素，[Fe(CN)6] 4-中含有6个配位键，6个C≡N，因此σ键与π键的数目比为(6+6)∶6×2=1∶1，故答案为：N；1∶1；

(3)①对于AsO33-，根据VSEPR理论，VP=BP+LP=3+=4，则AsO33-的立体构型为三角锥形；等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，与AsO33-互为等电子体的分子有：PCl3、PBr3、NF3、NCl3等，故答案为：三角锥形；PCl3、PBr3、NF3、NCl3等；

②电子从高能态跃迁到低能态时，要释放能量，所以金属焰色反应原理是激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量，故答案为：电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量；

(4)Ni的原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强，故金属Ni的熔点和沸点均比金属Ca的高，故答案为：Ni的原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强；

(5)①根据金属镍的原子堆积模型图，金属Ni的晶胞堆积方式呈现ABCABC……重复，这是面心立方最密堆积，A选项是某一个面的二维图，俯视图中还可以看到C中相对于A多出的4个面心硬球，则金属镍晶胞俯视图为C，故答案为：C；

②由晶胞结构可知，Ni位于晶胞的顶点和4条棱上，每个晶胞中含有Ni原子数目=8×+4×=2，As位于晶胞内部，含有2个As原子，晶胞质量=2×g，晶胞的体积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，故答案为：。