Question

【題目】金屬在化工生產及日常生活中有著廣泛的應用，如鐵、鉻、鎵等在現代工業中備受青睞。

（1）鉻是一種硬而脆、抗腐蝕性強的金屬，常招于電鍍和制造特種鋼。基態Cr原子中，未成對電子數有_______個，Cr3+的價電子排布式為________。

（2）Zn與Ga的第一電離能從大到小的順序為_________。

（3）鎵與第VA族元素可形成多種新型人工半導體材料，砷化鎵(GaAs)就是其中一種，其晶體結構如圖1所示（白色球代表As原子）。在GaAs晶體中，距離每個Ga原子最近的As原子有_____個，距離每個As原子最近的As原子有_______個。

（4）鐵的多種化合物均為磁性材料，氮化鐵是其中一種，某氮化鐵的晶胞結構如圖2所示，則氮化鐵的化學式為______；設晶胞邊長為acm，阿伏加德羅常數為NA，該晶體的密度為 _____g.cm-3 (用含a和NA的式子表示)

Answer 1

【答案】 6（ 3d3 Zn＞Ga 4 12 Fe4N

【解析】（1）基態Cr原子核外有24個電子，3d能級上有5個電子、4s能級上有1個電子，這六個電子都未成，Cr原子失去4s能級上1個電子、3d能級上2個電子生成Cr3+，該離子3d能級上電子為其價電子，所以其價電子排布式為3d3；（2）原子軌道中電子處于半滿、全滿、全空時最穩定，原子越穩定，其第一電離能越大，Zn原子各個軌道上電子處于全滿，Ga原子4p軌道上只有一個電子，所以第一電離能Zn＞Ga；（3）在GaAs晶體中，距離每個Ga原子最近的As原子有4個，距離每個As原子最近的As原子個數=3×8/2=12；（4）根據均攤法在氮化鐵晶胞中，含有N原子數為1，Fe原子數為1×1/8+6×1/2=4，氮化鐵的化學式為Fe4N，晶胞的體積為a3cm3，所以ρ=m/V=。