Question

5．A、VA的某些單質及其化合物常用于制作太陽能電池、半導體材料等．
（1）基態(tài)時As原子核外的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³（或[Ar]3d¹⁰4s²4p³）．
（2）硒、溴與砷同周期，三種元素的第一電離能從大到小順序為Br＞As＞Se（用元素符號表示）．
（3）氣態(tài)SeO₃分子的立體結構為平面三角形，與SeO₃互為等電子體的一種離子為CO₃^2-或NO₃^-（填化學式）．
（4）硼元素具有缺電子性，因而其化合物往往具有加和性．
①硼酸（H₃BO₃）是一元算酸，寫出硼酸在水溶液中的電離方程式H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺．
②硼酸（H₃BO₃）是一種具有片層結構的白色晶體，層內的H₃BO₃分子間通過氫鍵相連（如圖1）．含1mol H3BO3的晶體中有3mol氫鍵，6molσ鍵．H₃BO₃中B的原子雜化物類型為sp²．

（5）硅的某種單質的晶胞如圖2所示．GaN晶體與該硅晶體相似．則GaN晶體中，每個Ga原子與4個N原子相連，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間結構為正四面體．若該硅晶體的密度為ρg．cm^-3，阿伏伽德羅常數值為N_A，則晶體中最近的兩個硅原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$•$\root{3}{\frac{224}{ρ{N}_{A}}}$cm（用代數式表示即可）

Answer 1

分析 （1）砷是33號元素，根據原子核外電子排布規(guī)律可以寫出電子排布式；
（2）同一周期中元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大的趨勢，但第VA族元素大于其相鄰元素；
（3）氣態(tài)SeO₃分子中中心原子的價層電子對數可以判斷分子構型；根據等電子體要求原子總數相同，價電子數相同來確定；
（4）①硼酸為一元弱酸，在水溶液里電離出陰陽離子；
②根據1個正硼酸分子能形成3個氫鍵，1個正硼酸分子能形成6個σ鍵，據此計算1mol H₃BO₃的晶體中氫鍵物質的量；
根據圖知，正硼酸（H₃BO₃）中每個B原子連接3個O原子且不含孤電子對，據此確定B原子雜化方式；
（5）單晶硅是Si正四面體向空間延伸的立體網狀結構，為原子晶體，GaN晶體結構與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為與晶硅中Si的結構相似；利用均攤法計算晶胞中Si原子數目，進而計算晶胞質量，再根據V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞體積，計算晶胞棱長，進而計算晶胞體對角線．

解答 解：（1）砷是33號元素，根據原子核外電子排布規(guī)律可以寫出電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³（或[Ar]3d¹⁰4s²4p³）；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³（或[Ar]3d¹⁰4s²4p³）；
（2）As、Se、Br屬于同一周期且原子序數逐漸增大，這三種元素依次屬于第IVA族、第VA族、第VIA族，第VA族元素大于其相鄰元素的第一電離能，所以3種元素的第一電離能從大到小順序為：Br＞As＞Se；
故答案為：Br＞As＞Se； 
（3）氣態(tài)SeO₃分子中中心原子的價層電子對數為$\frac{6+0}{2}$=3，無孤電子對，所以分子構型為平面三角形，又等電子體要求原子總數相同，價電子數相同，所以與SeO₃互為等電子體的一種離子為CO₃^2-或NO₃^-；
故答案為：平面三角形；CO₃^2-或NO₃^-；   
（4）①硼酸為一元弱酸，在水溶液里電離出陰陽離子，其電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
故答案為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
②根據1個正硼酸分子能形成3個氫鍵，1個正硼酸分子能形成6個σ鍵，則1molH₃BO₃的晶體中氫鍵物質的量是3mol，σ鍵是6mol；
根據圖知，正硼酸（H₃BO₃）中每個B原子連接3個O原子且不含孤電子對，據此確定B原子雜化方式為sp²；
故答案為：3；6；sp²；
（5）GaN晶體結構與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，每個Ga原子與4個N原子相連，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為正四面體；
該晶胞中Si個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，故晶胞質量為$\frac{8×28}{{N}_{A}}$g=$\frac{224}{{N}_{A}}$g，硅晶體的密度為ρg•cm^-3，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{\frac{224}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm，則晶胞體對角線長度為$\sqrt{3}$•$\root{3}{\frac{\frac{224}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm，故最近的兩個硅原子之間的距離為$\sqrt{3}$•$\root{3}{\frac{\frac{224}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm×$\frac{1}{4}$=$\frac{\sqrt{3}}{4}$•$\root{3}{\frac{224}{ρ{N}_{A}}}$cm；
故答案為：4；正四面體；$\frac{\sqrt{3}}{4}$•$\root{3}{\frac{224}{ρ{N}_{A}}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、分子結構與性質、晶胞計算等，需要學生具備一定的空間想象與數學計算能力，難度中等．