Question

硝酸盐被广泛用作肥料和氧化剂。有学者最新研究发现氮在ZnFe_0.4Co_1.6O₄上直接电化学氧化可生成硝酸盐。回答下列问题：

(1)Fe、Co、Ni均位于元素周期表第_________族，其中基态Ni原子的核外电子排布式为_________；Zn与Co的第一电离能I₁(Zn)__________(填“＜”或“＞”)I₁(Co)。

(2)图1是一种钴(Co)金属催化剂的结构，其中六元环上的N原子的杂化方式为_________；NH₃、PH₃中沸点更高的是_________，原因是_____________________________________。

(3)一种由O、Na、C1元素构成的良好的离子导体，具有反钙钛矿晶体结构(如图2)，则其化学式为_______________________，设其晶胞边长为anm，N_A为阿伏加德罗常数的值，1号Na原子的坐标为(1，0.5，0.5)，则沿y轴向原点投影至x－z平面，坐标为(0.5，0.5)的原子有_______个，该晶胞的密度为_________________g·cm^－3。

Answer

Ⅷ [Ar]3d84s2 ＞ sp2 NH3 NH3分子间能形成氢键 Na3OCl 3

【解析】

(1)Fe、Co、Ni均位于元素周期表的第四周期Ⅷ族，其中Ni为28号，其基态Ni原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2；基态Zn原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s2，d能级全充满，较稳定，基态Co原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2，d能级未达到全充满，故第一电离能I1(Zn)＞I1(Co)；

(2)钴(Co)金属催化剂的结构中，六元环上的N原子的杂化方式为sp2；NH3分子之间存在氢键，所以NH3的熔沸点在同主族元素氢化物中是反常的，所以NH3、PH3中沸点更高的是NH3；

(3)根据反钙钛矿晶体结构可计算出其一个晶胞中的各原子的个数，Cl：，Na：，O：，所以反钙钛矿的化学式为Na3OCl；晶胞中，1号Na原子的坐标为(1，0.5，0.5)，则沿y轴向原点投影至x－z平面，坐标为(0.5，0.5)的原子有：Na（0.5，0，0.5）、Na(0.5，1，0.5)、O(0.5，0.5，0.5)，共3个；晶胞边长为a nm，即为a×10-7cm，NA为阿伏加德罗常数的值，所以该晶胞的密度为 g·cm－3。