Question

VA族的氮、磷、砷(As)等元素的化合物在科研和生產中有許多重要用途，請回答下列問題。
（1）砷的基態原子的電子排布式為             。
（2）原子的第一電離能是指氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為                     。
（3）NH₃的沸點比PH₃高，原因是           ；PO₄^3－離子的立體構型為              。
（4）AsH₃是無色稍有大蒜氣味的氣體，在AsH₃中As原子的雜化軌道類型為          。
（5）H₃AsO₄和H₃AsO₃是砷的兩種含氧酸,請根據結構與性質的關系，解釋H₃AsO₄比H₃AsO₃酸性強的原因                           。
（6）磷的一種單質白磷（P₄)屬于分子晶體，其晶胞結構如下圖。已知最近兩個白磷分子間的距離為 a pm，阿伏加德羅常數的值為N_A，則該晶體的密度為 　　　   g/cm³(只要求列算式，不必計算）。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³
（2）N>P>As
（3）NH₃分子間存在較強的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的范德華力（合理答案均計分）  正四面體
（4）sp³雜化
（5）H₃AsO₄和H₃AsO₃可表示為(HO)₃AsO和(HO)₃As，H₃AsO₃中的As為+3價，而H₃AsO₄中的As為+5價，正電性更高，導致As-O-H中O的電子更向As偏移，更易電離出H⁺（合理答案均計分）
（6）或 (3分，其他合理答案也計分)

試題分析：（1）砷是33號元素，根據構造原理得基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³ 
（2）同主族元素從上到下第一電離能逐漸減小，所以N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為N>P>As
（3）NH₃的沸點比PH₃高，是因為NH₃分子間存在較強的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的分子間作用力；根據分子立體構型的計算方法，PO₄^3－離子的價層電子對是4，無孤對電子，所以立體構型為正四面體
（4）AsH₃中As的價層電子對數是4，所以雜化軌道數也為4，因此雜化軌道類型是sp³雜化
（5）對于同種元素的含氧酸來說，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強。H₃AsO₄和H₃AsO₃可表示為(HO)₃AsO和(HO)₃As，H₃AsO₃中的As為+3價，而H₃AsO₄中的As為+5價，正電性更高，導致As-O-H中O的電子更向As偏移，越易電離出H⁺，酸性越強；
（6）在該晶胞中，實際含有4個白磷分子，其質量為4×31×4/N_Ag，最近兩個白磷分子間的距離為 a pm，則立方體的棱長是√^-2^-apm=√^-2^-a×10^-10m，所以該晶體的密度ρ=m/V=496/[N_A (√^-2^-a×10^-10)³]。