Question

【題目】物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分釩、砷均屬于第四周期元素，最高正價(jià)均為+5。

I.高純度砷可用于生產(chǎn)具有“半導(dǎo)體貴族”之稱的新型半導(dǎo)體材料 GaAs，砷與氯氣反應(yīng)可得到 AsCl3、AsCl5兩種氯化物。

（1）兩種氯化物分子中屬于非極性分子的是 ，AsCl3分子的中心原子雜化類型是 ，分 子構(gòu)型是 。

（2）Ga 與 As 相比，第一電離能較大的元素是 ，GaAs 中砷的化合價(jià)為 。研究表明，在 GaAs 晶體中，Ga、As 原子最外電子層均達(dá)到 8 電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則 GaAs 的晶體類型是 ，晶體中化學(xué)鍵的鍵角是 。

II.釩是一種重要的戰(zhàn)略金屬，其最主要的用途是生產(chǎn)特種鋼，其化合價(jià)有+5、+4、+3、+2 等，工業(yè)上從煉鋼獲得的富釩爐渣中(內(nèi)含 V2O5)提取釩的過程如下。

（3）基態(tài)釩原子的電子排布式為 ，上述釩的幾種價(jià)態(tài)中，最穩(wěn)定的是 價(jià)；寫出①、②反應(yīng)的化學(xué)方程式： 、 。

（4）已知單質(zhì)釩的晶胞為則 V 原子的配位數(shù)是 ，假設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為 d cm， 密度為 ρ g/cm3，則釩的相對(duì)原子質(zhì)量為 。

Answer 1

【答案】（1） AsCl5；sp3雜化；三角錐型；

（2） As；-3；原子晶體；109°28′；

II.（3） 1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2；+5；2V2O5+4NaCl+O2=4NaVO3+2Cl2；V2O5+5Ca=2V+5CaO；

（4） 8；ρd3NA。

【解析】試題分析：（1） AsCl3中As的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+（5-1×3）=4，采用sp3雜化，為三角錐型分子，是極性分子；AsCl5中As的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=5+（5-1×5）=5，為三角雙錐型分子，是非極性分子，故答案為：AsCl5；sp3雜化；三角錐型；

（2） 同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能As＞Ga，GaAs 中砷的電負(fù)性大于鎵，所以砷顯-3價(jià)；由晶體中鎵、砷原子最外層電子數(shù)目知，鎵與砷之間形成了四個(gè)共價(jià)鍵（其中有一個(gè)為配位鍵），晶體中每個(gè)鎵原子、砷原子均與另外四個(gè)原子成鍵，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，屬于原子晶體，晶體中化學(xué)鍵的鍵角是109°28′，故答案為：As；-3；原子晶體；109°28′；

II.（3） 釩是23號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為23，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2，釩的價(jià)電子數(shù)為5，結(jié)合流程圖，在釩的幾種價(jià)態(tài)中，最穩(wěn)定的是+5價(jià)。反應(yīng)①是V2O5在空氣中與氯化鈉反應(yīng)生成NaVO3，根據(jù)化合價(jià)的變化情況，Cl元素化合價(jià)升高，生成氯氣，反應(yīng)的方程式為2V2O5+4NaCl+O2=4NaVO3+2Cl2；反應(yīng)②是V2O5被鈣還原生成V，反應(yīng)的方程式為V2O5+5Ca=2V+5CaO，故答案為：1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2；+5；2V2O5+4NaCl+O2=4NaVO3+2Cl2；V2O5+5Ca=2V+5CaO；

（4）根據(jù)晶胞圖可知，每個(gè)礬原子周圍距離最近的有8個(gè)礬原子，所以礬的配位數(shù)為8，每個(gè)晶胞中含有的礬原子數(shù)為1+8×=2，晶胞的體積為d3cm3，根據(jù)ρ＝可知，釩的相對(duì)原子質(zhì)量M=ρVNA=ρd3NA，故答案為：8；ρd3NA。