Question

【題目】[化學(xué)—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]

硼、碳、鎵、砷、硒的化合物被廣泛應(yīng)用于新材料制備、生活生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：

（1）第四周期鎵、砷、硒三種元素中，第一電離能由大到小順序?yàn)?/span>___________，電負(fù)性由大到小順序?yàn)?/span>___________（用元素符號(hào)填寫(xiě)）

（2）元素氮與砷同族�；鶓B(tài)氮元素的價(jià)電子排布式為______，預(yù)測(cè)砷的氫化物分子的立體結(jié)構(gòu)為_____，其沸點(diǎn)比NH3的_____（填“高”或“低”），其判斷理由是_________。

（3）硼及化合物應(yīng)用廣泛。

①下列硼原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為___________、___________（填標(biāo)號(hào)）

②晶體硼單質(zhì)能自發(fā)呈現(xiàn)出正二十面體的多面體外形，這種性質(zhì)稱(chēng)為晶體的___________。

③已知BP的熔點(diǎn)很高，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。

C點(diǎn)的原子坐標(biāo)為___________，B原子與P原子的最近距離為dpm，晶體的密度為pg/cm3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則ρ=___________g/cm3（用含d、NA的代數(shù)式表示）

Answer 1

【答案】As>Se>Ga Se>As>Ga 2s22p3 三角錐形 低 NH3分子間存在氫鍵 A D 自范性

【解析】

（1）As的4p能級(jí)含有3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能較相鄰元素高；非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；

（2）氮元素于元素周期表第二周期VA族；AsH3分子中As原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子數(shù)為1；NH3分子間可以形成氫鍵；

（3）①電子處于激發(fā)態(tài)時(shí)能量較高；

②在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形，這稱(chēng)為晶體的自范性；

③由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知B原子位于體對(duì)角線的處；依據(jù)分?jǐn)偡ㄓ?jì)算晶胞的密度。

（1）同周期元素從左到右，元素第一電離能逐漸增大，但As的4p能級(jí)含有3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能較相鄰元素高，則第一電離能的大小順序?yàn)锳s＞Se＞Ga；同周期元素從左到右，非金屬性依次增強(qiáng)，電負(fù)性依次增大，則電負(fù)性的大小順序?yàn)镾e＞As＞Ga，故答案為：As＞Se＞Ga；Se＞As＞Ga；

（2）氮元素于元素周期表第二周期VA族，價(jià)電子排布式為2s22p3；砷的氫化物為AsH3，分子中As原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子數(shù)為1，則As原子為sp3雜化，AsH3的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形；NH3分子間可以形成氫鍵，增大了分子間作用力，熔沸點(diǎn)增大，則NH3的沸點(diǎn)高于AsH3，故答案為：2s22p3；三角錐形；低；NH3分子間存在氫鍵；

（3）①電子處于激發(fā)態(tài)時(shí)能量較高，由圖可知，A為B原子的電子排布圖，符合能量最低原理，能量最低；B中B原子2s軌道上有1個(gè)電子躍遷到2p軌道，有1個(gè)電子處于激發(fā)態(tài)，C中1s軌道上有2個(gè)電子躍遷到2p軌道，有2個(gè)電子處于激發(fā)態(tài)，D中1s軌道上有2個(gè)電子，2s軌道上有1個(gè)電子躍遷到2p軌道，有3個(gè)電子處于激發(fā)態(tài)，則D能量最高，故答案為：A；D；

②在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形，這稱(chēng)為晶體的自范性，則晶體硼單質(zhì)能自發(fā)呈現(xiàn)出正二十面體的多面體外形為晶體的自范性，故答案為：自范性；

③由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知P位于頂點(diǎn)（0,0,0）和面心（，，0），B原子位于體對(duì)角線的處，則C點(diǎn)B原子坐標(biāo)為（，，）；晶胞中P原子的數(shù)目為（8×+6×）=4，B原子數(shù)目為4，晶胞的質(zhì)量為g，B原子與P原子的最近距離為d×10—10cm，則體對(duì)角線的長(zhǎng)度為4d×10—10cm，晶胞的變成為 d×10—10cm，由（ d×10—10cm）3ρ=可得ρ= g/cm3，故答案為：（，，）；。