Question

VA族的氮、磷、砷(As)等元素的化合物在科研和生產中有許多重要用途，請回答下列問題。
（1）砷的基態(tài)原子的電子排布式為             。
（2）原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為                     。
（3）NH₃的沸點比PH₃高，原因是           ；PO₄^3－離子的立體構型為              。
（4）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          。
（5）H₃AsO₄和H₃AsO₃是砷的兩種含氧酸,請根據結構與性質的關系，解釋H₃AsO₄比H₃AsO₃酸性強的原因                           。
（6）磷的一種單質白磷（P₄)屬于分子晶體，其晶胞結構如下圖。已知最近兩個白磷分子間的距離為 a pm，阿伏加德羅常數的值為N_A，則該晶體的密度為 　　　   g/cm³(只要求列算式，不必計算）。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³
（2）N>P>As
（3）NH₃分子間存在較強的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的范德華力（合理答案均計分）  正四面體
（4）sp³雜化
（5）H₃AsO₄和H₃AsO₃可表示為(HO)₃AsO和(HO)₃As，H₃AsO₃中的As為+3價，而H₃AsO₄中的As為+5價，正電性更高，導致As-O-H中O的電子更向As偏移，更易電離出H⁺（合理答案均計分）
（6）或 (3分，其他合理答案也計分)

試題分析：（1）砷是33號元素，根據構造原理得基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³ 
（2）同主族元素從上到下第一電離能逐漸減小，所以N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為N>P>As
（3）NH₃的沸點比PH₃高，是因為NH₃分子間存在較強的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的分子間作用力；根據分子立體構型的計算方法，PO₄^3－離子的價層電子對是4，無孤對電子，所以立體構型為正四面體
（4）AsH₃中As的價層電子對數是4，所以雜化軌道數也為4，因此雜化軌道類型是sp³雜化
（5）對于同種元素的含氧酸來說，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強。H₃AsO₄和H₃AsO₃可表示為(HO)₃AsO和(HO)₃As，H₃AsO₃中的As為+3價，而H₃AsO₄中的As為+5價，正電性更高，導致As-O-H中O的電子更向As偏移，越易電離出H⁺，酸性越強；
（6）在該晶胞中，實際含有4個白磷分子，其質量為4×31×4/N_Ag，最近兩個白磷分子間的距離為 a pm，則立方體的棱長是√^-2^-apm=√^-2^-a×10^-10m，所以該晶體的密度ρ=m/V=496/[N_A (√^-2^-a×10^-10)³]。