Question

9．張亭棟研究小組受民間中醫(yī)啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)As₂O₃（俗稱(chēng)砒霜）對(duì)白血病有明顯的治療作用．氮（N）、磷（P）、砷（As）等都是VA族的元素，該族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．回答下列問(wèn)題：

（1）As原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³．
（2）P和S是同一周期的兩種元素，P的第一電離能比S大，原因是P的p亞層是半充滿(mǎn)狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以第一電離能比硫的大．
（3）NH₄⁺中H-N-H的鍵角比NH₃中H-N-H的鍵角大（填“大”或“小”），原因是NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力．
（4）Na₃AsO₄中含有的化學(xué)鍵類(lèi)型包括離子鍵、共價(jià)鍵；AsO₄^3-的空間構(gòu)型為正四面體，As₄O₆的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，則在該化合物中As的雜化方式是sp³．
（5）化合物NH₅中的所有原子最外層都滿(mǎn)足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則NH₅是離子晶體．
（6）白磷（P₄）的晶體屬于分子晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2（小圓圈表示白磷分子）．己知晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，阿伏加德羅常數(shù)為N_A mol^-l，則該晶胞中含有的P原子的個(gè)數(shù)為16，該晶體的密度為$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用含N_A、a的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）As原子核外電子數(shù)為33，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)核外電子排布式；
（2）P的3p亞層是半充滿(mǎn)狀態(tài)，比較穩(wěn)定，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（3）NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力；
（4）Na₃AsO₄屬于離子化合物，酸根離子中含有共價(jià)鍵；AsO₄^3-中As原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{5+3-2×4}{2}$=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+0=4，據(jù)此判斷空間構(gòu)型；As₄O₆的分子中As原子形成3個(gè)As-O鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4；
（5）化合物NH₅中的所有原子最外層都滿(mǎn)足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則由銨根離子與氫負(fù)離子構(gòu)成；
（6）根據(jù)均攤法可知，晶胞中P₄分子數(shù)目為4，則晶胞中含有16個(gè)P原子，計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：（1）As原子核外電子數(shù)為33，根據(jù)能量最低原理，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）P的3p亞層是半充滿(mǎn)狀態(tài)，比較穩(wěn)定，第一電離能高于同周期相鄰元素的，第一電離能大于硫的，
故答案為：P的p亞層是半充滿(mǎn)狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以第一電離能比硫的大；
（3）NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力，故NH₄⁺中H-N-H的鍵角比NH₃中H-N-H的鍵角大，
故答案為：大；NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力；
（4）Na₃AsO₄屬于離子化合物，含有離子鍵，酸根離子中含有共價(jià)鍵；AsO₄^3-中As原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{5+3-2×4}{2}$=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+0=4，空間構(gòu)型為正四面體；As₄O₆的分子中As原子形成3個(gè)As-O鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，雜化類(lèi)型為sp³雜化，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵；正四面體；sp³；
（5）化合物NH₅中的所有原子最外層都滿(mǎn)足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則由銨根離子與氫負(fù)離子構(gòu)成，屬于離子晶體，故答案為：離子；
（6）根據(jù)均攤法可知，晶胞中P₄分子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞中P原子數(shù)目為4×4=16，晶胞質(zhì)量為16×$\frac{31}{{N}_{A}}$g，晶胞體積為（a cm）³，則晶胞密度為$\frac{4×\frac{31}{{N}_{A}}g}{（acm）^{3}}$=$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、價(jià)層電子對(duì)互斥聯(lián)立、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，難度中等，掌握均攤法進(jìn)行有關(guān)晶胞計(jì)算．