Question

2018年，中科院大连化物所化学研究团队在化学链合成NH₃研究方面取得新进展，该研究中涉及的物质有Ni-BaH₂/Al₂O₃、Fe-K₂O-Al₂O₃、Cs-Ru/MgO等，相关研究成果发表于《自然-能源》上。

请回答下列问题：

(1)基态Fe原子的电子排布式为_____，Cs元素位于周期表中的__区。

(2)元素的第一电离能：Mg___Al(填“>”或“<”)。H、N、O元素的电负性由大到小的顺序为____(用元素符号表示)。

(3)NH₃分子中中心原子的杂化方式为___，其空间立体构型为__，与NH₃互为等电子体的粒子是____(填粒子符号，任写一种)

(4)已知MgO的熔点为2852℃，CaO的熔点为2572℃，二者的晶体类型为_，MgO的熔点高于CaO的原因是____。

(5)研究发现，只含Ni、Mg和C三种元素的晶体也具有超导性，该晶体的晶胞结构如图所示：

①与C原子紧邻的Ni原子有___个。

②已知该晶胞中a原子的坐标参数为(1,0,0)，b原子的坐标参数为(,,0)，则c原子的坐标参数为___。

③已知该晶体的密度为ρg/cm³，阿伏伽德罗常数的值为N_A，则晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为______cm

Answer

[Ar]3d64s2 s > O > N > H sp3 三角锥形 H3O+ 离子晶体 Mg2+的半径小于Ca2+，MgO的晶格能大于CaO 6 (,0,)

【解析】

(1)Fe为26号元素，根据核外电子排布规律，可得基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；Cs的价层电子排布为6s1，有此可知其位于周期表中的s区；

(2)同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但由于第ⅡA族和第ⅤA族的价层电子处于全满或半满的状态，使得其第一电离能大于相邻的元素。Mg、Al位于同一周期，且Mg、Al分别位于第ⅡA族、第ⅢA族；所以第一电离能Mg＞Al；元素的非金属性越大，电负性越大；H、N、O元素的非金属性排序O＞N＞H，则电负性排序为O＞N＞H；

(3)NH3分子中中心N原子价层电子对个数=，含有1对孤对电子，N原子的杂化方式为sp3；根据价层电子对互斥理论判断，其空间立体构型为三角锥形；等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团；与NH3互为等电子体的粒子有PH3、H3O＋等；

(4)MgO和CaO都是活泼金属和活泼非金属构成的离子化合物。离子晶体的熔点与晶格能有关，一般情况下，离子半径越小，离子所带电荷越多，晶格能越大，熔点越高；MgO的熔点高于CaO的原因是Mg2+的半径小于Ca2+，MgO的晶格能大于CaO；

(5)①根据晶胞结构，C位于体心，Ni位于面心，6个面心上的Ni距离C的距离相等，因此与C原子紧邻的Ni原子有6个；

②c原子在x、y、z轴上的投影分别为0.5、0、0.5，因此c原子的晶胞参数为(,0,)；

③设晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离acm，则晶胞棱长=，晶胞的体积为cm3。根据晶胞的结构，Mg位于顶点，每个Mg为8个晶胞所共有，则此晶胞中含有个Mg原子；C原子位于体心，为此晶胞所有；Ni位于面心，每个Ni为2个晶胞所共有，则此晶胞中含有个Ni原子。根据晶体的密度，得a=cm。