Question

【題目】（1）回答下列問題：

①處于基態的Ca和Fe原子，下列參數前者小于后者的是_________；

a. 最外層電子數 b. 未成對電子數 c. 第一電離能 d. 原子半徑

②有文獻表明，迄今為止（至2016年）除氦外，所有其他稀有氣體元素都能形成化合物。試簡要說明未能制得氦的化合物的理由 _______________________。

（2）H和N可以形成多種化合物。

①已知聯氨(N2H4)的物理性質與水接近，其原因是_____________________；

②計算表明： N4H62+ 的一種結構如圖所示，氫原子只有一種化學環境，氮原子有兩種環境，其中的大 π鍵可表示為_________________。

（3）晶體X只含鈉、鎂、鉛三種元素。在不同的溫度和壓力下，晶體X呈現不同的晶相。

①γ-X 是立方晶系的晶體。鉛為立方最密堆積，其余兩種原子有選擇的填充鉛原子構成的四面體空隙和八面體空隙。在不同的條件下，γ-X 也呈現不同的結構，其晶胞如圖所示。X的化學式為_____________；在(b)型晶胞中，邊長為a pm，距離Pb最短的Na有_______個，長度為_______pm（用a表示）；Na填充了晶胞中鉛原子構成四面體空隙的百分比為________和八面體空隙的百分比為________。已知(a)型晶胞的邊長為770 pm，則該型晶體的密度為_________g·cm-3。（只列出計算式）

②α-X是一種六方晶系的晶體，而在α-X中，鎂和鉛按 1：1 的比例形成類似于石墨的層狀結構，鈉填在層間。試畫出一層α-X 的結構__________。

Answer 1

【答案】bc 基態氦原子具有唯一全充滿的1s電子層，半徑較小，具有較高的第一電離能，所以難以形成化合物 聯氨分子間能形成較多氫鍵 Na2MgPb 4 a 50% 100%

【解析】

(1)①根據基態的Ca和Fe原子核外電子排布式分析判斷；

②根據基態氦原子核外電子排布結構分析判斷；

(2)①聯氨(N2H4)的分子中的氮原子可與氫原子形成氫鍵；

②根據N4H62+的結構示意圖，四個氮原子形成六電子的大π鍵；

(3)①結合原子在晶胞中的位置關系，利用均攤法計算書寫分子式；在(b)型晶胞中，體對角線處的Na距離Pb最短據此計算距離；在(b)型晶胞中，Na填充了晶胞中鉛原子構成的四面體有8個，其中只有4個四面體中填充了Na，鉛原子構成八面體只有一個，且Na原子在八面體的體心；根據晶胞密度計算公式ρ=進行解答；

②α-X是一種六方晶系的晶體，而在α-X中，鎂和鉛按 1：1 的比例形成類似于石墨的層狀結構，鈉填在層間，則層內只有鎂和鉛。

(1)①基態的Ca原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，基態Fe原子核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2，

a．二者最外層電子數相等，故a不符合題意；

b．Ca原子沒有未成對電子，Fe原子有4個未成對的電子，故b符合題意；

c．Ca與Fe同周期，同周期元素第一電離能從左至右呈增大的趨勢，Ca原子核外電子排布處于全充滿穩定狀態，第一電離能比相鄰元素大，但鐵原子與鈣不相鄰，則第一電離能Ca＜Fe，故c符合題意；

d．Ca與Fe同周期，電子層數相同，核電荷數越大，原子半徑越小，則原子半徑：Ca＞Fe，故d不符合題意；

答案選bc；

②基態氦原子核外電子排布式為1s2，基態氦原子具有唯一全充滿的1s電子層，半徑較小，具有較高的第一電離能，所以難以形成化合物；

(2)①聯氨(N2H4)的分子中的氮原子可與氫原子形成氫鍵，并且分子間氫鍵數目較多，水分子間氧原子與氫原子也能形成氫鍵，則聯氨(N2H4)的物理性質與水接近；

②根據N4H62+的結構示意圖，四個氮原子形成六電子的大π鍵，可表示為；

(3)①結合原子在晶胞中的位置關系，利用均攤法，在(a)型晶胞中，Pb位于晶胞的頂點和面心，數目為8×+6×=4，Na位于晶胞的體內，數目為8，Mg原子位于晶胞的棱上和體心，數目為12×+1=4，X的化學式為Na2MgPb；在(b)型晶胞中，體對角線處的Na距離Pb最短，共有4個，棱長為apm，面對角線長為apm，則體對角線的長度為apm，距離Pb最短的Na的長度為體對角線長度的，則長度為apm；在(b)型晶胞中，Na填充了晶胞中鉛原子構成的四面體有8個，其中只有4個四面體中填充了Na，Na填充了晶胞中鉛原子構成四面體空隙的百分比為50%；鉛原子構成八面體只有一個，且Na原子在八面體的體心，Na填充了晶胞中鉛原子構成四面體空隙的百分比為100%；(a)型晶胞的邊長為770 pm，則晶胞的體積V=(770 pm)3=(7.70×10-8)3cm3，在(a)型晶胞中，Pb位于晶胞的頂點和面心，數目為8×+6×=4，Na位于晶胞的體內，數目為8，Mg原子位于晶胞的棱上和體心，數目為12×+1=4，則一個晶胞中含有4個Na2MgPb；根據晶胞密度計算公式ρ==；

②α-X是一種六方晶系的晶體，而在α-X中，鎂和鉛按 1：1 的比例形成類似于石墨的層狀結構，鈉填在層間，則層內只有鎂和鉛，層內α-X 的結構為。