Question

【題目】氮、磷、砷是第VA族的元素，它們的單質及其化合物在生產生活中均有重要作用。請回答以下問題:

(1) 基態砷原子的最外層電子排布式為______；有_____個能級。

(2) N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為________。

(3) 氮元素的一種重要化合物尿素CO(NH2)2分子中，σ鍵和π鍵的數目之比為______。

(4) P4S3 可用于制造火柴，其分子結構如圖所示，判斷P4S3 分子中硫原子的雜化軌道類型為_____，每個P4S3 分子中含孤電子對的數目為_______。

(5) Na3AsO4 可用作殺蟲劑，AsO43-的空間構型為_______，與AsO43-互為等電子體的一種分子為_____ (填寫化學式)。

(6) ①砷化鎵(GaAs) 為黑灰色固體，熔點為1238℃，其晶胞結構如圖所示。該晶體屬于____晶體，微粒之間存在的作用力是_______。

② 砷化鎵晶胞中距離Ga原子等距且最近的Ga原子有______個，已知砷化鎵晶胞邊長為apm，其密度為ρg·cm-3,則阿伏加德羅常數的值_______(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】 4s24p3 8 N>P>As 7:1 sp3 10 正四面體型 CCl4 原子 共價鍵 12

【解析】試題分析：本題主要考查電子排布式的書寫、第一電離能大小的比較、σ鍵和π鍵的計算、雜化方式和空間構型的判斷、等電子體的書寫、晶體類型和微粒間作用力的判斷、晶胞的分析和計算。

（1）As位于元素周期表中第四周期VA族，As的原子序數為33，As原子核外有33個電子，根據構造原理，基態As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，基態As原子的最外層電子排布式為4s24p3。含有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p能級，有8個能級。

（2）同主族從上到下第一電離能逐漸減小，N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為NPAs。

（3）尿素的結構式為，1個CO（NH2）2分子中含7個σ鍵和1個π鍵，σ鍵和π鍵的數目之比為7:1。

（4）根據P4S3的結構，每個S原子形成2個P-S鍵，每個S原子形成2個σ鍵，S上還有兩對孤電子對，S原子為sp3雜化。每個S原子上有兩對孤電子對，每個P原子上有一對孤電子對，每個P4S3分子中含孤電子對的數目為32+41=10。

（5）AsO43-中中心原子As的孤電子對數為（5+3-42）=0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為0+4=4，VSEPR模型為正四面體型，由于As上沒有孤電子對，AsO43-的空間構型為正四面體型。用替代法，與AsO43-互為等電子體的分子為SiF4、CCl4等。

（6）①GaAs的熔點較高，原子間形成共價鍵，GaAs晶體屬于原子晶體。微粒之間存在的作用力是共價鍵。

②根據GaAs的晶胞，其中Ga原子構成面心立方結構，距離Ga原子等距且最近的Ga原子有12個。GaAs晶胞邊長為apm，晶胞的體積為（apm）3=（a10-10）3cm3；用“均攤法”，晶胞中含Ga：8+6=4個，As：4個；1mol晶體的體積為10-30NAcm3，1mol晶體的質量為10-30NAcm3ρg/cm3=145g，阿伏加德羅常數NA=1030。