Question

12．我国科学家受中医启发，发现As₂O₃（俗称砒霜）对白血病有疗效．氮、磷、砷（As）是VA族、第二至第四周期的元素，这些元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途．
完成下列填空：

（1）As原子最外层电子的轨道表示式为；砷蒸气的分子式：As₄，其分子结构与白磷（P₄）相似，也是正四面体，则As₄中砷砷键的键角是60°．
（2）P的非金属性比As强，从原子结构的角度解释其原因P原子核外有三个电子层，As原子核外有四个电子层，P的原子半径＜As，P吸引电子的能力更强，所以P的非金属性更强；右图是元素周期表的一部分，请推测砷的单质或其化合物可能具有的性质砷是半导体，则砷的氧化物是两性氧化物、砷的最高价氧化物对应水化物是两性氢氧化物（写出两条即可）
（3）NH₄NO₃可做化肥，但易爆，300℃发生爆炸：2NH₄NO₃→2N₂↑+O₂↑+4H₂O．每生成2molN₂，反应中转移的电子为10mol，氧化产物与还原产物的质量之比为15：7．
（4）发电厂常用氨气吸收烟气中的CO₂．常温下，当CO₂不断通入pH=11的氨水中时会产生微量的新离子：NH₂COO^-．
①写出NH₂COO^-的电子式．
②计算原氨水中c（NH₄⁺）=10^-3-10^-11（或10^-3）mol/L．

Answer 1

分析 （1）As的最外层有5个电子；As₄分子结构与白磷（P₄）相似，也是正四面体，键角为60°；
（2）电子层越多，对电子的吸引越弱，As位于金属与非金属的交界处；
（3）该反应中N元素化合价由-3价、+5价变为0价，O元素的化合价由-2价升高为0，则氮气既是氧化产物也是还原产物，转移电子个数为10；
（4）①阴离子中为共价键结合；
②pH=11的氨水中，c（H⁺）=10^-11mol/L，c（OH^-）=10^-3mol/L，结合电荷守恒计算．

解答 解：（1）As的最外层有5个电子，As原子最外层电子的轨道表示式为；As₄分子结构与白磷（P₄）相似，也是正四面体，键角为60°，
故答案为：；60°；
（2）P的非金属性比As强，从原子结构的角度解释其原因为 P原子核外有三个电子层，As原子核外有四个电子层，P的原子半径＜As，P吸引电子的能力更强，所以P的非金属性更强；由位置可知，砷是半导体，则砷的氧化物是两性氧化物、砷的最高价氧化物对应水化物是两性氢氧化物等，
故答案为：P原子核外有三个电子层，As原子核外有四个电子层，P的原子半径＜As，P吸引电子的能力更强，所以P的非金属性更强；砷是半导体，则砷的氧化物是两性氧化物、砷的最高价氧化物对应水化物是两性氢氧化物；
（3）该反应中N元素化合价由-3价、+5价变为0价，O元素的化合价由-2价升高为0，则氮气既是氧化产物也是还原产物，氧气为氧化产物，转移电子个数为10，则每生成2molN₂，反应中转移的电子为10mol，氧化产物与还原产物的质量之比为（32+28）：28=15：7，
故答案为：10；15：7；
（4）①NH₂COO^-的电子式为，故答案为：；
②pH=11的氨水中，c（H⁺）=10^-11mol/L，c（OH^-）=10^-3mol/L，由电荷守恒可知，c（NH₄⁺）=10^-3-10^-11（或10^-3）mol/L，故答案为：10^-3-10^-11（或10^-3）．

点评 本题考查氧化还原反应计算及周期表和周期律的综合应用，为高频考点，把握反应中元素的化合价变化、元素周期律应用等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．