题目内容

4.法医常用马氏试砷法检验是否砒霜(As2O3)中毒,涉及的反应如下:
Ⅰ:6Zn+As2O3+12HCl=6ZnCl2+2AsH3(砷烷)↑+3H2O
Ⅱ:2AsH3=2As(黑色砷镜)+3H2
(1)写出砷的基态原子价电子排布图
(2)砷烷的空间结构为三角锥形;砷烷中心原子杂化方式为sp3杂化
(3)砷烷同族同系列物质相关性质如表:
NH3PH3AsH3SbH3
熔点/℃-77.8-133.5-116.3-88
沸点/℃-34.5-87.5-62.4-18.4
从PH3→AsH3→SbH3,熔沸点依次升高的原因是对于分子组成结构相似的物质来说,随相对分子质量增加,分子间作用力增大,故熔沸点升高,NH3分子例外的原因是NH3可以形成分子间氢键.
(4)第一电离能数据I(As)>I(Se),可能的原因是As的价电子排布为4s24p3,为半充满结构,较稳定,所以第一电离能数据比Se还大
(5)砷与铟(In)形成的化合物(X)具有优良的光电性能,广泛应用于光纤通信用激光器,其晶胞结构如图所示,则其化学式为InAs;晶胞边长a=666.67pm,则其密度为4.275g/cm3;(边长a可用2000/3近似计算,设NA=6.0×1023/mol).

分析 (1)As位于周期表中第4周期,第VA族,其价电子排布式为4s24p3,4s有1个轨道,4p有3个轨道,据此写出价电子排布图;
(2)砷烷为AsH3,根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断分子的空间构型和中心原子的杂化方式;
(3)从PH3→AsH3→SbH3,熔沸点依次升高,P、As、Sb均为氮族元素,三者均为分子晶体,随着相对分子质量增加,分子间作用力增大,熔沸点升高,NH3分子由于形成分子间氢键,沸点异常升高;
(4)第一电离能,同周期主族元素,随着原子序数的增加,呈现增大的趋势,但VA族大于相邻主族元素,是由于VA族元素的原子结构是半充满的,较稳定;
(5)对于立方晶胞,顶点粒子占$\frac{1}{8}$,面心粒子占$\frac{1}{2}$,晶胞内部粒子为整个晶胞所有,据此计算化学式,根据晶体密度公式ρ=$\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$计算晶体密度,其中z为一个晶胞粒子数,Mr为一个粒子的相对质量,V为一个晶胞的体积.

解答 解:(1)As位于周期表中第4周期,第VA族,其价电子排布式为4s24p3,4s有1个轨道,4p有3个轨道,则砷的基态原子价电子排布图为:,
故答案为:;
(2)砷烷为AsH3,根据VSEPR理论,中心As原子的配位原子数为BP=3,孤电子对数为LP=$\frac{5-1×3}{2}$=1,则价电子对数为VP=BP+LP=3+1=4,根据杂化轨道理论,中心As原子为sp3杂化,由于存在一对孤电子对,占据正四面体型的顶点,则砷烷的空间构型为三角锥形,
故答案为:三角锥形;sp3;
(3)从PH3→AsH3→SbH3,熔沸点依次升高,P、As、Sb均为氮族元素,三者均为分子晶体,随着相对分子质量增加,分子间作用力增大,熔沸点升高,NH3分子由于形成分子间氢键,沸点异常升高,因此从PH3→AsH3→SbH3,熔沸点依次升高的原因是:对于分子组成结构相似的物质来说,随相对分子质量增加,分子间作用力增大,故熔沸点升高,
NH3分子例外的原因是:NH3可以形成分子间氢键,
故答案为:对于分子组成结构相似的物质来说,随相对分子质量增加,分子间作用力增大,故熔沸点升高;NH3可以形成分子间氢键;
(4)第一电离能,同周期主族元素,随着原子序数的增加,呈现增大的趋势,但VA族大于相邻主族元素,是由于VA族元素的原子结构是半充满的,较稳定,因此第一电离能数据I(As)>I(Se),可能的原因是:As的价电子排布为4s24p3,为半充满结构,较稳定,所以第一电离能数据比Se还大,
故答案为:As的价电子排布为4s24p3,为半充满结构,较稳定,所以第一电离能数据比Se还大;
(5)对于立方晶胞,顶点粒子占$\frac{1}{8}$,面心粒子占$\frac{1}{2}$,晶胞内部粒子为整个晶胞所有,根据晶胞结构,一个晶胞中,As的个数为4,In的个数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4,则晶体的化学式为:InAs,
取1mol晶胞,则含有NA个晶胞,已知晶胞边长a=666.67pm=$\frac{2000}{3}$pm,则一个晶胞的体积为V0=a3pm3=a3×10-30cm3,1mol晶胞的质量为m=4×(75+115)=760g,则晶体的密度为ρ=$\frac{m}{{N}_{A}{V}_{0}}$=$\frac{760}{6.0×1{0}^{23}×(\frac{2000}{3})×1{0}^{-30}}$=$\frac{171}{40}$=4.275g/cm3,
故答案为:InAs;4.275.

点评 本题主要考察物质结构知识,包含价电子排布图,价层电子对互斥理论,杂化轨道理论,分子晶体的熔沸点,氢键的性质,第一电离能的比较,晶体计算.题目涉及的知识点较多,考查综合能力,题目难度中等.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网