Question

【題目】VA族元素氮、磷、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)的單質(zhì)及其化合物在科研和生產(chǎn)中有許多重要用途。

(1)鉍合金可用于自動噴水器的安全塞，一旦發(fā)生火災(zāi)時，安全塞會“自動”熔化，噴出水來滅火。鉍的價電子排布式為_______。

(2)第三周期元素中第一電離能大于磷的元素有_______(填元素符號)。

(3)Pt(NH3)2C12具有如圖所示的兩種平面四邊形結(jié)構(gòu)(一種有抗癌作用)，其中在水中的溶解度較小是_______(填“順式”或“反式”)。

(4)氨硼烷(BH3NH3)是一種儲氫材料，與乙烷互為等電子體，熔點為104℃。氨硼烷晶體中各種微粒間的作用力涉及________(填標(biāo)號)。

A.范德華力 B.離子鍵 C.配位鍵 D.金屬鍵

(5)偏亞砷酸鈉(NaAsO2)是一種滅生性除草劑，可殺死各種草本植物，其陰離子的立體構(gòu)型為___。

(6)化肥廠生產(chǎn)的(NH4)2SO4中往往含有少量極易被植物根系吸收的具有正四面體結(jié)構(gòu)的N4H44+，其結(jié)構(gòu)式為_______，其中N原子的雜化方式為________。

(7)鑭、鐵、銻三種元素組成的一種固體能實現(xiàn)熱電效應(yīng)。該固體晶胞結(jié)構(gòu)如圖l所示，晶胞參數(shù)為a nm，Fe原子填在6個Sb原子形成的正八面體空隙中，晶胞6個表面的結(jié)構(gòu)都如圖2所示。

①以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖l中原子甲的坐標(biāo)為(0，0，0)，原子乙的坐標(biāo)為(，，0)，則原子丙的坐標(biāo)為________。

②設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該固體的密度ρ=__g·cm-3(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】6s26p3 Ar、Cl 反式 AC V形(或角形、折線形) sp3 (，，)

【解析】

(1)第VA的元素最外層有5個電子，根據(jù)構(gòu)造原理可得其價層電子排布式；

(2)根據(jù)同一周期的元素，原子序數(shù)越大，元素的電離能越大分析(第IIA、VIA反常)；

(3)H2O是由極性分子構(gòu)成的物質(zhì)，根據(jù)相似相溶原理分析；

(4)氨硼烷屬于分子晶體，根據(jù)分子內(nèi)元素的原子結(jié)構(gòu)特點及分子之間的作用力分析；

(5)根據(jù)價層電子對數(shù)及孤電子對數(shù)分析判斷；

(6)根據(jù)N4H44+具有正四面體結(jié)構(gòu)，結(jié)合N、H原子個數(shù)比書寫其結(jié)構(gòu)式；根據(jù)該微粒中N原子結(jié)合其它原子數(shù)目確定其雜化軌道類型；

(7)①根據(jù)圖示可知丙原子在體對角線的處，根據(jù)已知原子的坐標(biāo)可確定丙原子的坐標(biāo)；

②利用均攤方法計算一個晶胞中含有的各種元素的原子個數(shù)，然后根據(jù)密度ρ=計算。

(1)鉍是第六周期第VA的元素，價電子排布式為6s26p3；

(2)一般情況下同一周期的元素，原子序數(shù)越大，元素的第一電離能也越大，但第VA的元素由于其處于p軌道的半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，其第一電離能大于同周期相鄰元素，第一電離能P>S，故第三周期元素中第一電離能大于磷的元素有Cl、Ar；

(3)H2O是由極性分子構(gòu)成的物質(zhì)，根據(jù)相似相溶原理：由極性分子構(gòu)成的溶質(zhì)易溶于由極性分子構(gòu)成的溶劑中。由圖示可知Pt(NH3)2C12的順式結(jié)構(gòu)的極性大于反式結(jié)構(gòu)的極性，所以它在水中溶解度：順式大于反式，即反式的Pt(NH3)2C12在水中溶解度比較小；

(4)氨硼烷屬于分子晶體，分子之間以范德華力結(jié)合，在分子內(nèi)N、H原子間及B、H原子間以共價鍵結(jié)合，B、N原子之間以配位鍵結(jié)合，其中N提供孤對電子，B原子提供空軌道，故合理選項是AC；

(5)偏亞砷酸鈉(NaAsO2)的陰離子是AsO2-，其中As原子的孤電子對數(shù)為=1，價層電子對數(shù)為1+2=3，所以As原子采用sp2雜化，所以AsO2-的立體構(gòu)型為V形；

(6)N4H44+具有正四面體結(jié)構(gòu)，由于N、H原子個數(shù)比是1：1，則其結(jié)構(gòu)式為；根據(jù)微粒結(jié)構(gòu)可知N原子最外層的1個s軌道和3個p軌道全部參與成鍵，形成了四個共價鍵，故其雜化軌道類型為sp3雜化；

(7)①根據(jù)圖示可知：丙原子在體對角線的處，由于甲原子坐標(biāo)為(0，0，0)，乙原子坐標(biāo)為(，，0)可知丙原子的坐標(biāo)為(，，)；

②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，在一個晶胞中含有的La：8×+1=2；含有Fe：8×1=8；含Sb：24×+(3×8)×=24，晶胞邊長L=a nm=a×10-7 cm，所以該固體的密度ρ==g/cm3= g/cm3。