Question

5．A、VA的某些單質(zhì)及其化合物常用于制作太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體材料等．
（1）基態(tài)時(shí)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?yàn)锽r＞As＞Se（用元素符號(hào)表示）．
（3）氣態(tài)SeO₃分子的立體結(jié)構(gòu)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(xué)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(xiě)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(jié)構(gòu)的白色晶體，層內(nèi)的H₃BO₃分子間通過(guò)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(zhì)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(gè)Ga原子與4個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體．若該硅晶體的密度為ρg．cm^-3，阿伏伽德羅常數(shù)值為N_A，則晶體中最近的兩個(gè)硅原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$•$\root{3}{\frac{224}{ρ{N}_{A}}}$cm（用代數(shù)式表示即可）

Answer 1

分析 （1）砷是33號(hào)元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律可以寫(xiě)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(shù)的增大而呈增大的趨勢(shì)，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(jià)層電子對(duì)數(shù)可以判斷分子構(gòu)型；根據(jù)等電子體要求原子總數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)相同來(lái)確定；
（4）①硼酸為一元弱酸，在水溶液里電離出陰陽(yáng)離子；
②根據(jù)1個(gè)正硼酸分子能形成3個(gè)氫鍵，1個(gè)正硼酸分子能形成6個(gè)σ鍵，據(jù)此計(jì)算1mol H₃BO₃的晶體中氫鍵物質(zhì)的量；
根據(jù)圖知，正硼酸（H₃BO₃）中每個(gè)B原子連接3個(gè)O原子且不含孤電子對(duì)，據(jù)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為原子晶體，GaN晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為與晶硅中Si的結(jié)構(gòu)相似；利用均攤法計(jì)算晶胞中Si原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算晶胞體積，計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，進(jìn)而計(jì)算晶胞體對(duì)角線．

解答 解：（1）砷是33號(hào)元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律可以寫(xiě)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(shù)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?yàn)椋築r＞As＞Se；
故答案為：Br＞As＞Se； 
（3）氣態(tài)SeO₃分子中中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{6+0}{2}$=3，無(wú)孤電子對(duì)，所以分子構(gòu)型為平面三角形，又等電子體要求原子總數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)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(yáng)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(jù)1個(gè)正硼酸分子能形成3個(gè)氫鍵，1個(gè)正硼酸分子能形成6個(gè)σ鍵，則1molH₃BO₃的晶體中氫鍵物質(zhì)的量是3mol，σ鍵是6mol；
根據(jù)圖知，正硼酸（H₃BO₃）中每個(gè)B原子連接3個(gè)O原子且不含孤電子對(duì)，據(jù)此確定B原子雜化方式為sp²；
故答案為：3；6；sp²；
（5）GaN晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體；
該晶胞中Si個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，故晶胞質(zhì)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(zhǎng)=$\root{3}{\frac{\frac{224}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm，則晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度為$\sqrt{3}$•$\root{3}{\frac{\frac{224}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm，故最近的兩個(gè)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(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，難度中等．