Question

18．某合金由A、B、C、D 四種元素組成，這四種元素位于周期表中前四周期，A是主要成分元素，A的基態(tài)原子中有4個(gè)未成對電子．B是第一主要的合金元素，B的含量不低于11%，否則不能生成致密氧化膜BO₃防止腐蝕，B與A同周期，且原子核外未成對電子數(shù)最多．C位于周期表中第4行、第10列，D的基態(tài)原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，未成對電子數(shù)與電子層數(shù)相等．
（1）A的原子結(jié)構(gòu)示意圖是．A的一種晶體的晶胞如圖1甲，乙圖中 和表示的是同種原子，即乙是8個(gè)甲無隙并置的結(jié)果，若按甲圖中虛線方向切乙，得到圖2的a～d，圖中正確的是a．

（2）寫出B原子的基態(tài)的外圍電子排布式3d⁵4S¹，與B同周期且基態(tài)原子最外層電子數(shù)與B相同的元素，可能位于周期表中的s、ds區(qū)和-區(qū)．
（3）基態(tài)D原子的外圍電子排布圖是． 據(jù)報(bào)道，只含鎂、C和D三種元素的晶體竟然具有超導(dǎo)性．該晶體的結(jié)構(gòu)（如圖3示）可看作由鎂原子和C原子在一起進(jìn)行面心立方密堆積，該晶體的化學(xué)式為MgCNi₃．晶體中每個(gè)原子周圍距離最近的原子有12個(gè)．
（4）（已知$\sqrt{2}$=1.414）C_XO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值為0.88，晶胞邊長為4.28×10^-10m．晶胞中兩個(gè)C原子之間的最短距離為3.03×10^-10m（精確至0.01）．若晶體中的C分別為C^2﹢、C^3﹢，此晶體中C^2﹢與C^3﹢的最簡整數(shù)比為8：3．

Answer 1

分析 A、B、C、D 四種元素位于周期表中前四周期，A的基態(tài)原子中有4個(gè)未成對電子，則這四個(gè)未成對電子應(yīng)在d軌道上，所以A為Fe元素，B與A同周期，且原子核外未成對電子數(shù)最多，則B的價(jià)電子排布應(yīng)為3d⁵4S¹，所以B是Ti元素，C位于周期表中第4行、第10列，則C為Ni元素，D的基態(tài)原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，未成對電子數(shù)與電子層數(shù)相等，則D為C元素，據(jù)此答題．

解答 解：A、B、C、D 四種元素位于周期表中前四周期，A的基態(tài)原子中有4個(gè)未成對電子，則這四個(gè)未成對電子應(yīng)在d軌道上，所以A為Fe元素，B與A同周期，且原子核外未成對電子數(shù)最多，則B的價(jià)電子排布應(yīng)為3d⁵4S¹，所以B是Ti元素，C位于周期表中第4行、第10列，則C為Ni元素，D的基態(tài)原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，未成對電子數(shù)與電子層數(shù)相等，則D為C元素，
（1）根據(jù)上面的分析可知，A為Fe元素，是26號元素，F(xiàn)e的原子結(jié)構(gòu)示意圖是，甲圖虛線是沿面對角線的位置，切下之后可以得到一個(gè)矩形平面圖，在矩形的中心有一個(gè)鐵原子，而乙圖有八個(gè)象甲一樣的立方體堆積而成，若按甲虛線方向切乙，矩形，且矩形中心有一個(gè)原子，符合這一特征的是圖a，
故答案為：；a；
（2）B是Ti元素，B原子的基態(tài)的外圍電子排布式為3d⁵4S¹，與B同周期且基態(tài)原子最外層電子數(shù)與B相同的元素，可能位于周期表中的s區(qū)和ds區(qū)，
故答案為：3d⁵4S¹；s和ds；
（3）D原子的外圍電子排布圖是，根據(jù)如圖3示，該晶胞中含有碳原子數(shù)為1，含有Ni原子為$6×\frac{1}{2}$=3，鎂原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}$=1，所以該晶體的化學(xué)式為MgCNi₃，晶體中每個(gè)鎂原子周圍距離最近的鎳原子分布在晶胞的面心上，有12 個(gè)，
故答案為：；MgCNi₃；
（4）C為Ni元素，由于Ni_XO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以晶胞中兩個(gè)Ni原子之間的最短距離為晶胞面對角線的$\frac{1}{2}$，由晶胞棱邊長可求得晶胞面對角線為長為：$\sqrt{2}$×4.28×10^-10m，所以晶胞中兩個(gè)Ni原子之間的最短距離為$\frac{1}{2}$×$\sqrt{2}$×4.28×10^-10m=3.03×10^-10m，設(shè)晶體中Ni^2﹢與Ni^3﹢的最簡整數(shù)比為x：y，根據(jù)Ni_XO中化合價(jià)代數(shù)和為零可知，$\frac{2x+3y}{x+y}$×0.88=2，由此解得x：y=8：3，
故答案為：3.03×10^-10；8：3．

點(diǎn)評 本題主要考查了原子核外電子排布、元素周期表的結(jié)構(gòu)、電子排布圖、晶胞結(jié)構(gòu)的計(jì)算等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，中等難度．