Question

氮、磷、砷是第VA族的元素，它们的单质及其化合物在生产生活中均有重要作用。请回答以下问题:

(1) 基态砷原子的最外层电子排布式为______；有_____个能级。

(2) N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为________。

(3) 氮元素的一种重要化合物尿素CO(NH₂)₂分子中，σ键和π键的数目之比为______。

(4) P₄S₃ 可用于制造火柴，其分子结构如图所示，判断P₄S₃ 分子中硫原子的杂化轨道类型为_____，每个P₄S₃ 分子中含孤电子对的数目为_______。

(5) Na₃AsO₄ 可用作杀虫剂，AsO₄^3-的空间构型为_______，与AsO₄^3-互为等电子体的一种分子为_____ (填写化学式)。

(6) ①砷化镓(GaAs) 为黑灰色固体，熔点为1238℃，其晶胞结构如图所示。该晶体属于____晶体，微粒之间存在的作用力是_______。

② 砷化镓晶胞中距离Ga原子等距且最近的Ga原子有______个，已知砷化镓晶胞边长为apm，其密度为ρg·cm^-3,则阿伏加德罗常数的值_______(列出计算式即可)。

Answer

4s24p3 8 N>P>As 7:1 sp3 10 正四面体型 CCl4 原子 共价键 12

【解析】试题分析：本题主要考查电子排布式的书写、第一电离能大小的比较、σ键和π键的计算、杂化方式和空间构型的判断、等电子体的书写、晶体类型和微粒间作用力的判断、晶胞的分析和计算。

（1）As位于元素周期表中第四周期VA族，As的原子序数为33，As原子核外有33个电子，根据构造原理，基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，基态As原子的最外层电子排布式为4s24p3。含有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p能级，有8个能级。

（2）同主族从上到下第一电离能逐渐减小，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为NPAs。

（3）尿素的结构式为，1个CO（NH2）2分子中含7个σ键和1个π键，σ键和π键的数目之比为7:1。

（4）根据P4S3的结构，每个S原子形成2个P-S键，每个S原子形成2个σ键，S上还有两对孤电子对，S原子为sp3杂化。每个S原子上有两对孤电子对，每个P原子上有一对孤电子对，每个P4S3分子中含孤电子对的数目为32+41=10。

（5）AsO43-中中心原子As的孤电子对数为（5+3-42）=0，成键电子对数为4，价层电子对数为0+4=4，VSEPR模型为正四面体型，由于As上没有孤电子对，AsO43-的空间构型为正四面体型。用替代法，与AsO43-互为等电子体的分子为SiF4、CCl4等。

（6）①GaAs的熔点较高，原子间形成共价键，GaAs晶体属于原子晶体。微粒之间存在的作用力是共价键。

②根据GaAs的晶胞，其中Ga原子构成面心立方结构，距离Ga原子等距且最近的Ga原子有12个。GaAs晶胞边长为apm，晶胞的体积为（apm）3=（a10-10）3cm3；用“均摊法”，晶胞中含Ga：8+6=4个，As：4个；1mol晶体的体积为10-30NAcm3，1mol晶体的质量为10-30NAcm3ρg/cm3=145g，阿伏加德罗常数NA=1030。