Question

【題目】硼、砷、銻的化合物用途非常廣泛。回答下列問題：

（1）基態(tài)砷原子的價(jià)電子軌道表達(dá)式（電子排布圖）為_______________，其未成對(duì)電子所在原子的軌道輪廓圖形為____________________。

（2）B4C的熔點(diǎn)為2350 ℃、沸點(diǎn)為3500 ℃，說明它屬于____________晶體，AsF3的沸點(diǎn)（60.4℃）比SbF3的沸點(diǎn)（376℃）低，其原因是____________________________________。

（3）已知反應(yīng)：(CH3)3C—F+SbF6→(CH3)3CSbF6，該反應(yīng)可生成(CH3)3C+，其碳正離子中碳原子雜化方式有____________________________________。

（4）與BF3互為等電子體的分子和離子分別為_______________（各舉1例）；已知分子中的大π鍵可用符號(hào)表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為)，則BF3中的大π鍵應(yīng)表示為_________________。

（5）砷化硼的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。與砷原子緊鄰的硼原子有_________個(gè)，與每個(gè)硼原子緊鄰的硼原子有_________個(gè)，若其晶胞參數(shù)為bpm，則其晶體的密度為_________________(列出表達(dá)式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)g·cm-3。

Answer 1

【答案】 啞鈴型（紡錘形） 原子 AsF3 與SbF3 是結(jié)構(gòu)相似的分子，AsF3 相對(duì)分子質(zhì)量比SbF3 小 sp2和sp3 SO3 和CO32-(或其他合理答案) 4 12 【答題空10】

【解析】（1）As為第四周期第ⅤA族元素，所以原子核外價(jià)電子排布式為4s24p3，4p軌道中有3個(gè)電子，且都是單電子，其價(jià)電子軌道排布圖為：；其未成對(duì)電子所在原子的軌道為4p軌道，軌道輪廓圖形為啞鈴型（紡錘形）。

（2）B4C由兩種非金屬元素組成，不可能為離子晶體，又因?yàn)槠淙鄯悬c(diǎn)很高，所以應(yīng)屬于原子晶體；AsF3和SbF3的沸點(diǎn)都比較低，都是由分子構(gòu)成的，并且結(jié)構(gòu)相似，AsF3相對(duì)分子質(zhì)量比SbF3小，所以AsF3的沸點(diǎn)比SbF3的沸點(diǎn)低。

（3）(CH3)3C+中，甲基上的C原子形成4條單鍵，屬于sp3雜化，中心C原子形成3條單鍵，價(jià)電子層僅有六個(gè)電子，無孤對(duì)電子，屬于sp2雜化。

（4）等電子體是指具有相同價(jià)電子數(shù)目和原子數(shù)目的分子或離子，所以與BF3互為等電子體的分子可以是SO3、BCl3等，與BF3互為等電子體的離子可以是CO32-、NO3-等；因?yàn)榇?/span>π鍵的符號(hào)中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為)，又因?yàn)?/span>BF3中參與形成大π鍵的原子數(shù)為4，形成大π鍵的電子數(shù)為6，所以BF3中的大π鍵表示為： 。

（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可以判斷，砷原子(黑球)與周圍4個(gè)硼原子(白球)形成單鍵，則與砷原子緊鄰的硼原子有4個(gè)。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，設(shè)棱長(zhǎng)為b，以立方體上面面心的硼原子(白球)為例分析，該硼原子與除了對(duì)面上的5個(gè)硼原子之外的其他8個(gè)硼原子緊鄰，距離都是b；又因?yàn)樵撆鹪�子屬于上下相鄰兩個(gè)晶胞共有(上方的晶胞未畫出)，同理，該硼原子還與其上方的立方體中除對(duì)面外的其他四個(gè)面面心上的硼原子緊鄰，距離都是b，綜上分析，與每個(gè)硼原子緊鄰的硼原子共有12個(gè)。由均攤法計(jì)算晶胞原子數(shù)：4個(gè)砷原子(黑球)都在晶胞內(nèi)部，故砷原子數(shù)為4，硼原子有8個(gè)在頂點(diǎn)、6個(gè)在面心，故硼原子數(shù)為8×+6×=4個(gè)，所以晶胞質(zhì)量為： g，因?yàn)?/span>bpm=b×10-10cm，所以晶胞體積為：(b×10-10)3cm3，根據(jù)密度=質(zhì)量÷體積，所以晶胞密度為： g·cm-3。