Question

18．某合金由A、B、C、D 四种元素组成，这四种元素位于周期表中前四周期，A是主要成分元素，A的基态原子中有4个未成对电子．B是第一主要的合金元素，B的含量不低于11%，否则不能生成致密氧化膜BO₃防止腐蚀，B与A同周期，且原子核外未成对电子数最多．C位于周期表中第4行、第10列，D的基态原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，未成对电子数与电子层数相等．
（1）A的原子结构示意图是．A的一种晶体的晶胞如图1甲，乙图中 和表示的是同种原子，即乙是8个甲无隙并置的结果，若按甲图中虚线方向切乙，得到图2的a～d，图中正确的是a．

（2）写出B原子的基态的外围电子排布式3d⁵4S¹，与B同周期且基态原子最外层电子数与B相同的元素，可能位于周期表中的s、ds区和-区．
（3）基态D原子的外围电子排布图是． 据报道，只含镁、C和D三种元素的晶体竟然具有超导性．该晶体的结构（如图3示）可看作由镁原子和C原子在一起进行面心立方密堆积，该晶体的化学式为MgCNi₃．晶体中每个原子周围距离最近的原子有12个．
（4）（已知$\sqrt{2}$=1.414）C_XO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值为0.88，晶胞边长为4.28×10^-10m．晶胞中两个C原子之间的最短距离为3.03×10^-10m（精确至0.01）．若晶体中的C分别为C^2﹢、C^3﹢，此晶体中C^2﹢与C^3﹢的最简整数比为8：3．

Answer 1

分析 A、B、C、D 四种元素位于周期表中前四周期，A的基态原子中有4个未成对电子，则这四个未成对电子应在d轨道上，所以A为Fe元素，B与A同周期，且原子核外未成对电子数最多，则B的价电子排布应为3d⁵4S¹，所以B是Ti元素，C位于周期表中第4行、第10列，则C为Ni元素，D的基态原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，未成对电子数与电子层数相等，则D为C元素，据此答题．

解答 解：A、B、C、D 四种元素位于周期表中前四周期，A的基态原子中有4个未成对电子，则这四个未成对电子应在d轨道上，所以A为Fe元素，B与A同周期，且原子核外未成对电子数最多，则B的价电子排布应为3d⁵4S¹，所以B是Ti元素，C位于周期表中第4行、第10列，则C为Ni元素，D的基态原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，未成对电子数与电子层数相等，则D为C元素，
（1）根据上面的分析可知，A为Fe元素，是26号元素，Fe的原子结构示意图是，甲图虚线是沿面对角线的位置，切下之后可以得到一个矩形平面图，在矩形的中心有一个铁原子，而乙图有八个象甲一样的立方体堆积而成，若按甲虚线方向切乙，矩形，且矩形中心有一个原子，符合这一特征的是图a，
故答案为：；a；
（2）B是Ti元素，B原子的基态的外围电子排布式为3d⁵4S¹，与B同周期且基态原子最外层电子数与B相同的元素，可能位于周期表中的s区和ds区，
故答案为：3d⁵4S¹；s和ds；
（3）D原子的外围电子排布图是，根据如图3示，该晶胞中含有碳原子数为1，含有Ni原子为$6×\frac{1}{2}$=3，镁原子数为$8×\frac{1}{8}$=1，所以该晶体的化学式为MgCNi₃，晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子分布在晶胞的面心上，有12 个，
故答案为：；MgCNi₃；
（4）C为Ni元素，由于Ni_XO晶体晶胞结构为NaCl型，所以晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为晶胞面对角线的$\frac{1}{2}$，由晶胞棱边长可求得晶胞面对角线为长为：$\sqrt{2}$×4.28×10^-10m，所以晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为$\frac{1}{2}$×$\sqrt{2}$×4.28×10^-10m=3.03×10^-10m，设晶体中Ni^2﹢与Ni^3﹢的最简整数比为x：y，根据Ni_XO中化合价代数和为零可知，$\frac{2x+3y}{x+y}$×0.88=2，由此解得x：y=8：3，
故答案为：3.03×10^-10；8：3．

点评 本题主要考查了原子核外电子排布、元素周期表的结构、电子排布图、晶胞结构的计算等知识点，综合性较强，中等难度．