Question

Ⅰ、砷（As）在地壳中含量不大，但砷的化合物却是丰富多彩．
（1）基态砷原子的电子排布式为

 

；砷与溴的第一电离能较大的是

 

．
（2）AsH₃是无色稍有大蒜味的气体．AsH₃的沸点高于PH₃，其主要原因是

 

．
（3）Na₃AsO₄可作杀虫剂．AsO₄^3-的空间构型为

 

，与其互为等电子体的一种分子为

 

．
（4）某砷的氧化物俗称“砒霜”，其分子结构如图所示．该化合物的化学式为

 

，As原子采取

 

杂化．
（5）GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似．GaAs晶体中，每个As与

 

个Ga相连，As与Ga之间存在的化学键有

 

（填字母）．
A．离子键　B．σ键　C．π键　D．氢键　E．配位键　F．金属键　G．极性键
Ⅱ、（1）某元素第一至第四电离能数据依次是580，1800，2700，11600，则它最有可能是

 

区的元素，位于

 

族
（2）某金属元素核外电子有29种运动状态，则共有

 

种不同形状的原子轨道
（3）氮元素的电离能突增应出现在第

 

电离能
（4）已知某单质晶体的原子堆积为ABAB型，如果它的摩尔质量为M，晶胞棱长为a，晶胞高度为C，则该晶体的密度表达式为

 

（阿附加德罗常数用N_A表示，不化简）

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素周期表的结构及其应用,元素周期律的作用,元素周期律和元素周期表的综合应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：I、（1）As的原子序数为33，其最外层的p电子为半满，为稳定结构；
（2）分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高；
（3）AsO₄^3-中，成键数为4，孤对电子数为（5+3-2×4）×

1

2

=0，为sp³杂化；等电子体的原子数和价电子数相同；
（4）根据分子结构可知，分子内含有6个氧原子，4个砷原子，化学式为As₄O₆；As形成3个共价键；
（5）晶体结构与金刚石相似，则为原子晶体，以共价键形成空间网状结构；
Ⅱ、（1）某元素第一至第四电离能数据依次是580，1800，2700，11600，三与四电离能差别大，则最外层有3个电子；
（2）某金属元素核外电子有29种运动状态，则核外有29个电子；
（3）氮元素的最外层有5个电子，当失去第6个电子时需要的能量较大；
（4）晶体的原子堆积为ABAB型，为六方最密堆积，晶胞如图：，每个晶胞中含有两个原子，摩尔质量为M，晶胞的质量

2M

NA

，晶胞棱长为a，晶胞高度为C，晶胞体积为a²csin60°，结合ρ=

m

V

计算．

解答： 解：（1）As的原子序数为33，由构造原理可知电子排布为[Ar]3d¹⁰4s²4p³，其最外层的4p电子为半满，为稳定结构，则第一电离能较大为As，
故答案为：[Ar]3d¹⁰4s²4p³；As；
（2）AsH₃和PH₃形成的晶体均是分子晶体，其沸点受分子间作用力大小的影响，对于组成和结构相似的物质分子间作用力和其相对原子质量成正比，所以AsH₃的沸点高于PH₃，故答案为：AsH₃的相对分子质量大于PH₃的相对分子质量，故AsH₃分子间作用力大于PH₃分子间作用力；
（3）AsO₄^3-中含有的孤电子对数是0，中心原子有4个共价键，所以其构型是正四面体形．原子总数相同．价电子总数相同的分子称为等电子体．AsO₄^3-中含有5个原子，32个价电子，所以与其互为等电子体的一种分子为四氯化碳，故答案为：正四面体形；CCl₄；
（4）根据分子结构可知，分子内含有6个氧原子，4个砷原子，化学式为As₄O₆，每个As原子形成3个共价键，又因为中心原子还有1对孤对电子，所以采用的是sp³杂化，
故答案为：As₄O₆；sp³；
（5）金刚石形成的晶体属于原子晶体，碳原子可以形成4个碳碳单键，所以每个As应与4个Ga相连，金刚石中含有的化学键是共价键，所以该物质中含有的化学键是极性键，单键为σ键，又因为砷原子还有1对孤对电子，而镓原子有容纳孤对电子的空轨道，所以还可以构成配位键，
故答案为：4；BEG；
Ⅱ、（1）某元素第一至第四电离能数据依次是580，1800，2700，11600，三与四电离能差别大，则最外层有3个电子，最后填充p电子，为p区元素，为第ⅢA族元素，
故答案为：p；ⅢA；
（2）某金属元素核外电子有29种运动状态，则核外有29个电子，需要填充1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s电子，共有s、p、d三种不同形状的原子轨道，
故答案为：三；
（3）氮元素的最外层有5个电子，当失去第6个电子时需要的能量较大，则电离能突增应出现在第6电离能，故答案为：6；
（4）晶体的原子堆积为ABAB型，为六方最密堆积，晶胞如图：，每个晶胞中含有两个原子，摩尔质量为M，晶胞的质量

2M

NA

，晶胞棱长为a，晶胞高度为C，晶胞底面菱形的锐角为60°，晶胞体积为a²csin60°，由ρ=

m

V

可知，密度为

2M

a2csin60°NA

，故答案为：

2M

a2csin60°NA

．

点评：本题考查较综合，涉及晶体类型、等电子体、晶胞计算、杂化类型及空间结构、电子排布式、第一电离能等，注重原子结构与性质的考查，题目难度中等，（1）中注意半满为稳定结构．