Question

20．不銹鋼是由鐵、鉻、鎳，碳及眾多不同元素所組成的合金，鐵是主要成分元素，鉻是笫一主要的合金元素．其中鉻的含量不能低于11%，不然就不能生成致密氧化膜CrO₃以防止腐蝕．

（1）基態(tài)碳（C）原子的電甲排布圖為．
（2）[Cr（H₂0）₄Cl₂]•2H₂O 中Cr的配位數為6．
（3）與銅屬于同一周期，且未成對電子數最多的元素基態(tài)原子價層電子排布式為3d⁵4s¹．
（4）Fe的一種晶胞結構如甲、乙所示，若按甲中虛線方向切乙得到的A〜D圖中正確的是A．
（5）據報道，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體具 有超導性．鑒于這三種元素都是常見元素，從而引起廣泛關注．該晶體的晶胞結構如下圖所示，晶體中每個鎂原子周圍距離最近的鎳原子有12個，試寫出該晶體的化學式MgCNi₃．
（6）根據下列五種元素的第一至第四電離能數據（單位：kJ•mol^-1），回答下列問題．

元素代號	I1	I2	I3	I4
Q	2 080	4 000	6 100	9 400
R	500	4 600	6 900	9 500
S	740	1 500	7 700	10 500
T	580	1 800	2 700	11 600
U	420	3 100	4 400	5 900

①在周期表中，最可能處于同一族的是R和U．
②T元素最可能是P區(qū)元素．若T為第二周期元素，F．是第三周期元素中原子半徑最小的元素，則T、F形成的化合物的空間構型為平面三角形，其中心原子的雜化方式為sp²．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)碳原子含有6個電子，2個電子排在1S軌道上，2個電子排在2s軌道上，2個電子排在2p軌道上，分占2個軌道，且方向相同；
（2）根據化學式確定其配位數；
（3）與銅屬于同一周期，則為第四周期，未成對價電子數最多的元素，該元素的3d能級上有5個電子、4s能級上有1個電子時，其未成對電子數最多，所以該元素是24號元素Cr元素，根據構造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
（4）根據晶胞堆積形成較大晶體，按甲虛線方向切乙形成的縱截面分析；
（5）利用均攤法計算確定其化學式，利用沿X、Y、Z三軸切割的方法確定鎳原子個數；
（6）Q的電離能較大，且其第一電離能較大，應該為稀有氣體元素；
R第一電離能遠遠小于第二電離能，則R元素原子最外層電子數為1，屬于第IA族元素；
S第二電離能遠遠小于第三電離能，則S元素原子最外層電子數是2，屬于第IIA族元素；
T元素第三電離能遠遠小于第四電離能，則T元素原子最外層電子數是3，屬于第IIIA族元素；
U元素第一電離能遠遠小于第二電離能，則U元素原子最外層電子數是1，屬于第IA族元素，據此分析解答．

解答 解：（1）C原子序數為6，則基態(tài)碳（C）原子的電子排布圖為，故答案為：；
（2）[Cr（H₂O）₄Cl₂]Cl•2H₂O中Cr與4個H₂O，2個Cl^-形成配位鍵，所以配位數為6，故答案為：6；
（3）與銅屬于同一周期，則為第四周期，未成對價電子數最多的元素，該元素的3d能級上有5個電子、4s能級上有1個電子時，其未成對電子數最多，所以該元素是24號元素Cr元素，根據構造原理知，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹），則其價電子排布式為3d⁵4s¹；故答案為：3d⁵4s¹；
（4）甲中Fe位于頂點和體心，乙由8個甲組成，按甲虛線方向切乙形成的縱截面邊長不相等，則排除B、D，由于每個小晶胞中的體心含有1個Fe原子，則應為A，故答案為：A；
（5）該晶胞中，碳原子個數是1，鎂原子個數=8×$\frac{1}{8}$=1，鎳原子個數=6×$\frac{1}{2}$=3，所以其化學式為：MgCNi₃，利用沿X、Y、Z三軸切割的方法知，晶體中每個鎂原子周圍距離最近的鎳原子有4×3=12，
故答案為：12；MgCNi₃；
（6）Q的電離能較大，且其第一電離能較大，應該為稀有氣體元素；
R第一電離能遠遠小于第二電離能，則R元素原子最外層電子數為1，屬于第IA族元素；
S第二電離能遠遠小于第三電離能，則S元素原子最外層電子數是2，屬于第IIA族元素；
T元素第三電離能遠遠小于第四電離能，則T元素原子最外層電子數是3，屬于第IIIA族元素；
U元素第一電離能遠遠小于第二電離能，則U元素原子最外層電子數是1，屬于第IA族元素，
①R和U屬于第IA族元素，故答案為：R和U；
②T屬于第IIIA族元素，則T最可能是P區(qū)元素；若T為第二周期元素，T為B元素，E是第三周期元素中原子半徑最小的元素，則為Cl元素，T、E形成化合物為BCl₃，BCl₃中B原子價層電子對個數是3且不含孤電子對，中心原子的雜化方式為sp²，所以其空間構型為平面三角形，故答案為：P；平面三角形；sp²．

點評 本題考查較為綜合，題目難度較大，涉及元素電離能、化學式的確定、軌道式的書寫、等電子體等知識點，化學式的確定、配位數的確定是常考知識點．