Question

【题目】第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。

（1）钛原子的价电子排布式为______________________，TiCl4沸点136℃，熔点－25℃，晶体类型为___________晶体。

（2）铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是______________________。

（3）与As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子轨道杂化的类型_________________；一定压强下将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时液化顺序是______________________，理由是______________________。

（4）铬是一种硬而脆抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。下图1为铬的晶胞结构图，则铬晶胞属于___________堆积；该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为___________。

（5）钴晶体的一种晶胞(如图2所示)的边长为anm，密度为ρg·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴原子半径为___________mm，钴的相对原子质量可表示为___________。

Answer 1

【答案】3d24s2 分子 气态Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d10的Cu+，此时3d轨道处于全满的稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大，而气态Zn失去一个电子变成结构为[Ar]3d104s1的Zn+，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小。 sp3 NH3 AsH3PH3 NH3分子间有氢键，AsH3和PH3结构相似，而AsH3的相对分子质量大于PH3的相对分子质量，所以分子间作用力AsH3大于PH3 体心立方 68 a 5a3ρNA

【解析】

（1）根据钛原子电子排布分析其价电子排布式，依据沸点判断晶体类型；

（2）根据轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定,再失去电子需要的能量较大来分析；

（3）与As同主族的短周期元素是N、P，所以AsH3的结构应与NH3相似，NH3分子之间有氢键，沸点较高；

（4）由图1可以看出铬晶胞属于体心立方堆积，设晶胞参数（晶胞边长）为anm,则晶胞体积为a3,铬原子半径为：a,根据均摊原则晶胞中含有铬原子数为81/81=2,故铬原子体积为：（a）32，进而求算该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率；

（5）根据晶胞结构，计算晶胞的体积，依据密度计算摩尔质量 。

（1）根据钛原子电子排布式可知，钛原子的价电子排布式为：3d24s2,由于TiCl4的熔、沸点较低，所以应为分子晶体；

本题答案为：3d24s2, 分子。

（2）气态Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d10的Cu+，能量较低，而Cu的第二电离能相对较大（或气态Zn失去一个电子变成结构为[Ar]3d104s1的Zn+，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小）。

本题答案为：气态Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d10的Cu+，此时3d轨道处于全满的稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大，而气态Zn失去一个电子变成结构为[Ar]3d104s1的Zn+，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小。

（3）氨分子中氮原子按sp3方式杂化，N与As同主族，所经AsH3的结构应与NH3相似，AsH3中心原子杂化的类型为sp3，NH3分子之间有氢键，沸点较高，所以一定压强下将AsH3和NH3．PH3的混合气体降温时首先液化的是NH3，由于AsH3和PH3均为分子晶体，AsH3的相对分子质量大于PH3的相对分子质量，所以分子间作用力AsH3大于PH3，故一定压强下将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时液化顺序是：NH3 AsH3PH3；

本题答案为：sp3、NH3 AsH3PH3、NH3分子间有氢键，AsH3和PH3结构相似，而AsH3的相对分子质量大于PH3的相对分子质量，所以分子间作用力AsH3大于PH3。

（4）由图1可以看出铬晶胞属于体心立方堆积，设晶胞参数（晶胞边长）为anm,则晶胞体积为a3,铬原子半径为：a,根据均摊原则晶胞中含有铬原子数为81/81=2,故铬原子体积为：（a）32，所以该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为：[（a）32]/ a3=68；

本题答案为：体心立方，68。

（5）根据晶胞结构，在晶胞中含有钴原子数为81/81=2，晶胞边长为anm=acm，晶胞体积V=，由晶胞的边长可求面对角线及体对角线，体对角线的长度是钴原子半径的4倍，钴原子半径为：anm，设钴的相对原子质量为M，则1mol钴的质量为2M g，ρ==2M/(NAV)，M=5a3ρNA；

本题答案为：a 、5a3ρNA。