Question

14．第VA族元素及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用
（1）砷的電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s²4p³，N、P、As三種元素的最常見(jiàn)氫化物沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹H₃＞AsH₃＞PH₃，高純度砷可用于生產(chǎn)半導(dǎo)體材料GaAs，在GaAs晶體，Ga、As原子最外電子層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則GaAs晶體中砷的配位數(shù)為4．
（2）對(duì)硝基苯酚水合物是一種具有特殊功能的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為．該物質(zhì)中幾種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C＞H，該物質(zhì)的晶體中肯定不存在的作用力是d．
a．氫鍵    b．極性鍵    c．范德華力    d．離子鍵    e．σ鍵
（3）科學(xué)家將NaNO₃和Na₂O在一定條件下反應(yīng)得到一種白色晶體，已知其中陰離子與SO₄^2-互
為等電子體，則該陰離子的化學(xué)式是NO₄^3-．
（4）PM2.5富含大量的有毒、有害物質(zhì)，易引發(fā)二次光化學(xué)煙霧污染，光化學(xué)煙霧中含有NOx、O₃、CH₂=CHCHO、HCOOH、CH₃COOONO₂ （PAN）等二次污染物．
①N₂O結(jié)構(gòu)式可表示為N=N=O，N₂O中氮原子的雜化軌道類(lèi)型為sp²、sp，1mol PAN中含σ鍵數(shù)目為10N_A．
②測(cè)定大氣中PM2.5的濃度方法之一是β-射線吸收法，β-射線放射源可用⁸⁵Kr．Kr晶體為面心立方晶體，若晶體中與每個(gè)Kr原子相緊鄰的Kr原子有m個(gè)，晶胞中含Kr原子為n個(gè)，則$\frac{m}{n}$=3（填數(shù)字）．已知Kr晶體的密度為ρg/cm³，摩爾質(zhì)量為Mg/mol，阿伏伽德羅常數(shù)用N_A表示，列式表示Kr晶胞參數(shù)a=$\root{3}{\frac{4M}{p{N}_{A}}}$×10⁷nm．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)核外電子排布式；NH₃分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高，分子的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，分子晶體的沸點(diǎn)越高；由晶體中鎵、砷原子最外層電子數(shù)目知，鎵與砷之間形成了四個(gè)共價(jià)鍵（其中有一個(gè)為配位鍵），晶體中每個(gè)鎵原子、砷原子均與另外四個(gè)原子成鍵；
（2）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；同一主族元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈減��；陰陽(yáng)離子之間存在離子鍵，非金屬元素之間存在共價(jià)鍵，不同分子間還存在范德華力，氧原子和氫原子間存在氫鍵；
（3）原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微粒屬于等電子體，且等電子體結(jié)構(gòu)相似，陰離子與SO₄^2-互為等電子體，則該離子是NO₄ ^3-；
（4）①根據(jù)氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷雜化方式，一個(gè)單鍵就是一個(gè)σ鍵，一個(gè)雙鍵中含有一個(gè)σ鍵，一個(gè)π鍵；
②以頂點(diǎn)為計(jì)算，與之相鄰的最近的Kr位于三個(gè)面心上，而頂點(diǎn)的原子為8個(gè)立方體共有，每個(gè)面心上的Kr為兩個(gè)立方體共有，故與每個(gè)Kr原子相緊鄰的Kr原子有3×4=12，晶胞中含Kr原子為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，然后求出比值；根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$求得晶胞的體積，進(jìn)而可求得晶胞邊長(zhǎng)．

解答 解：（1）砷的原子序數(shù)為33，為第四周期元素，電子排布式為：[Ar]3d¹⁰4s²4p³；由于NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃的沸點(diǎn)最高，由于AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量大于PH₃，故AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃，所以沸點(diǎn)：NH₃＞AsH₃＞PH₃；由晶體中鎵、砷原子最外層電子數(shù)目知，鎵與砷之間形成了四個(gè)共價(jià)鍵（其中有一個(gè)為配位鍵），晶體中每個(gè)鎵原子、砷原子均與另外四個(gè)原子成鍵，故配位數(shù)為4；
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s²4p³；NH₃＞AsH₃＞PH₃；4；
（2）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，所以第一電離：N＞O＞C；同一主族元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈減小，所以第一電離：N＞O＞C＞H；由對(duì)硝基苯酚水合物的組成知其晶體為分子晶體，苯酚中的羥基與結(jié)晶水之間存在氫鍵，不同分子間還存在范德華力，氧與氫原子間形成的化學(xué)鍵是極性鍵也是σ鍵，但沒(méi)有離子鍵；
故答案為：N＞O＞C＞H；d；
（3）根據(jù)等電子體知識(shí)可知，該離子的化學(xué)式為NO₄^3-；
故答案為：NO₄^3-；
（4）①在N=N=O中，邊上的氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1}{2}$=3，所以是sp²雜化，中間氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5-1}{2}$=2，所以是sp雜化，根據(jù)的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)分子中含有10個(gè)σ鍵，所以1mol PAN中含σ鍵數(shù)目為10N_A，
故答案為：sp²、sp；10N_A；
②以頂點(diǎn)為計(jì)算，與之相鄰的最近的Kr位于三個(gè)面心上，而頂點(diǎn)的原子為8個(gè)立方體共有，每個(gè)面心上的Kr為兩個(gè)立方體共有，故與每個(gè)Kr原子相緊鄰的Kr原子有3×4=12，晶胞中含Kr原子為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以m：n=12：4=3；根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$可知晶胞的體積為$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$cm³=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$cm³，所以晶胞邊長(zhǎng)a=$\root{3}{\frac{4M}{p{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{4M}{p{N}_{A}}}$×10⁷nm，
故答案為：3；$\root{3}{\frac{4M}{p{N}_{A}}}$×10⁷．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，注重對(duì)電子排布式、氫化物沸點(diǎn)比較、第一電離能、等電子體、原子雜化方式、晶胞的計(jì)算等知識(shí)，難度中等，注重基礎(chǔ)知識(shí)的考查，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用考查．