Question

【题目】日前新合成的砷化镉三维材料具有超强导电性，这种材料的电气性能与石墨烯相当，可代替石墨烯使用。

（1）Cd与Zn同族且相邻，若Cd基态原子将次外层1个d电子激发进入最外层的np能级，则该激发态原子的外围电子排布式为___。

（2）与砷(As)同主族的N、P两种元素的氢化物水溶液的碱性：NH3强于PH3，分析其原因是___。

（3）As、Ge、Se的第一电离能由大到小的顺序为___（用元素符号表示）。

（4）含砷有机物“对氨基苯胂酸”的结构简式如图，其中C原子轨道杂化类型为___，1mol对氨基苯胂酸含σ键数目为___。

（5）砷化镉可以看作是石墨烯的3D版，其晶胞结构如图，As为面心立方堆积，Cd占据As围成的四面体空隙，空隙占有率75%，如图“①”和“②”位是“空位”。则砷化镉化学式为___。

Answer 1

【答案】4d95s25p1 原子半径N<P，电负性N>P，NH3更易结合水电离的H+ As>Se>Ge sp2 19NA（或19×6.02×1023） Cd3As2

【解析】

(1)Cd与Zn同族且相邻，则基态Cd原子的外围电子排布与Zn类似，为4d105s2，受到激发后次外层1个d电子即4d能级上的一个电子，激发进入最外层的5p能级，所以激发态Cd外围电子排布为4d95s25p1；

(2)原子半径N<P，电负性N>P，NH3更易结合水电离的H+，所以氢化物水溶液的碱性：NH3强于PH3；

(3)Ge、As、Se为同周期主族元素，且原子序数依次增大，同周期主族元素自左至右第一电离能呈增大趋势，但As为第ⅤA族元素，其4p能级为半满状态，更稳定，第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能As>Se>Ge；

(4)苯环中含有大π键，环上的C原子为sp2杂化；苯环上有6个碳原子之间形成的σ键，还有4个碳氢原子之间形成的σ键，砷氧双键中有一个σ键，其余单键均为σ键，所以1mol对氨基苯胂酸含σ键数目为19NA(或19×6.02×1023)；

(5)根据晶胞结构，晶胞中 As原子的个数为=4，Cd原子的个数为6，所以砷化镉的化学式为Cd3As2。