Question

[化學(xué)-選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
砷（As）在地殼中含量不大，但砷的化合物卻是豐富多彩．
（1）砷的基態(tài)原子的電子排布式為

 

．
（2）目前市售的發(fā)光二極管，其材質(zhì)以砷化鎵（GaAs）為主．Ga和As相比，電負(fù)性較大的 是

 

，GaAs中Ga的化合價(jià)為

 

（3）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

 

；AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃，其主要原因?yàn)?!--BA-->

 

（4）Na₃As0₄可作殺蟲劑．As0₄^3-的立體構(gòu)型為

 

與其互為等電子體的分子的化學(xué)式為

 

（任寫一種）．
（5）H₃As0₄和H₃As0₃是砷的兩種含氧酸，請(qǐng)根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，解釋H₃AsO₄比 H₃AsO₃ 酸性強(qiáng)的原因

 

（6）磷與砷同主族，磷的一種單質(zhì)白磷（P₄）屬于分子晶體，其晶胞如圖．已知最近的兩個(gè)白磷分子間距離為 a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶體的密度為

 

g/cm³（只要求列算式，不必計(jì)算）

Answer 1

分析：（1）As的原子序數(shù)為33，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布；
（2）同周期隨原子序數(shù)遞增電負(fù)性增大；根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算；
（3）AsH₃中As原子成3個(gè)As-H鍵、含有一對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)為4；都屬于分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高；
（4）AsO₄^3-中，成鍵數(shù)為4，孤對(duì)電子數(shù)為（5+3-2×4）×

1

2

=0，為sp³雜化；等電子體的原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)（或電子總數(shù)）相同；
（5）比較非羥基氧多少結(jié)合As原子化合價(jià)判斷，非羥基氧越多、As化合價(jià)越高則酸性越強(qiáng)；
（6）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中白磷（P₄）分子數(shù)目，計(jì)算晶胞的質(zhì)量、晶胞的體積，根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算晶胞密度．

解答：解：（1）As的原子序數(shù)為33，由構(gòu)造原理可知電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）同周期隨原子序數(shù)遞增電負(fù)性增大，Ga和As同周期，As的原子序數(shù)較大，故電負(fù)性較大的是As；As處于Ⅴ
A族，電負(fù)性較大，表現(xiàn)-3價(jià)，故Ga為+3價(jià)，
故答案為：As；+3；
（3）AsH₃中As原子成3個(gè)As-H鍵、含有一對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)為4，As原子采取sp³雜化；AsH₃和PH₃形成的晶體均是分子晶體，其沸點(diǎn)受分子間作用力大小的影響，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)分子間作用力和其相對(duì)原子質(zhì)量成正比，所以AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃，
故答案為：sp³；AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量比PH₃的大，分子間作用力大，因而AsH₃的沸點(diǎn)比PH₃高；
（4）AsO₄^3-中As原子價(jià)層電子數(shù)為4+

5+3-2×4

2

=4、含有的孤電子對(duì)數(shù)是0，所以其構(gòu)型是正四面體形，AsO₄^3-中含有5個(gè)原子，32個(gè)價(jià)電子，所以與其互為等電子體的一種分子為CF₄、SiF₄、CCl₄、SiCl₄等，
故答案為：正四面體；CCl₄等；
（5）H₃AsO₄和H₃AsO₃可表示為（HO）₃AsO和（HO）₃ As，H₃AsO₃中的As為+3價(jià)，而H₃AsO₄中非羥基氧較多、As為+5價(jià)，正電性更高，導(dǎo)致As-O-H中的O的電子更向As偏移，越易電離出H⁺，
故答案為：H₃AsO₄和H₃AsO₃可表示為（HO）₃AsO和（HO）₃ As，H₃AsO₃中的As為+3價(jià)，而H₃AsO₄中非羥基氧較多、As為+5價(jià)，正電性更高，導(dǎo)致As-O-H中的O的電子更向As偏移，越易電離出H⁺；
（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中白磷（P₄）分子數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，則晶胞的質(zhì)量=

4×124

NA

g，兩個(gè)白磷分子間距離為 a pm，最近的分子處于面的對(duì)角線上，令晶胞棱長(zhǎng)=2a pm×

2

2

=

2

a pm，則晶胞的體積=（

2

a×10^-10cm）³=（

2

a×10^-10）³ cm³，故晶胞的密度=

4×124 NA g

( 2 a×10-10)3 cm3

=

496

NA( 2 a×10-10)3

g/cm³，
故答案為：

496

NA( 2 a×10-10)3

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及電子排布、電負(fù)性、雜化類型、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、等電子體、晶胞計(jì)算等，注意掌握含氧酸酸性強(qiáng)弱的比較，（5）中計(jì)算晶胞的棱長(zhǎng)是解題關(guān)鍵，注意最近的分子處于面的對(duì)角線上．