Question

【題目】非金屬元素在化學(xué)中具有重要地位，請(qǐng)回答下列問題：

(1)下圖的氮循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要部分，人類活動(dòng)加劇了氮循環(huán)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

①N在元素周期表中的位置_________，的立體構(gòu)型__________。

②反硝化過程中，CH3OH可作為反應(yīng)的還原劑，1mol還原劑失去6mol電子，被氧化為兩種常見離子。請(qǐng)將該反應(yīng)的離子方程式補(bǔ)充完整：__CH3OH+_____+___+___+___ 。

(2)砷及其化合物有重要的用途。

③砷(As)簡(jiǎn)化的電子排布式___，AsH3的熔沸點(diǎn)比NH3的 ___(填“高”或“低”)，原因是____。

④雌黃(As2S3)在我國古代常用作書寫涂改修正液。分子結(jié)構(gòu)如下圖，則砷原子的雜化方式為_____。

⑤砷化鎵(GaAs)的熔點(diǎn)為1238℃，密度為ρ g·cm-3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

距Ga原子最近且等距的As原子個(gè)數(shù)為____，GaAs的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則該晶胞邊長(zhǎng)為___pm。

Answer 1

【答案】第二周期第ⅤA族 V形 5 6 3N2 4HCO3- CO32- 8H2O [Ar]3d104s24p3 低 NH3的分子間存在氫鍵 sp3 4 ×1010

【解析】

根據(jù)原子的電子層數(shù)及其價(jià)電子數(shù)確定元素在周期表中的位置；根據(jù)原子及離子的電子排布式分析；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)目和價(jià)層電子對(duì)互斥理論分析原子的雜化類型和空間構(gòu)型；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)分析晶體的化學(xué)式并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

(1)①N的核電荷數(shù)為7，原子核外有2個(gè)電子層，且最外層電子數(shù)是5，則N在元素周期表中的位置第二周期第ⅤA族，的N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+=3，則N原子的雜化方式為sp2雜化，的立體構(gòu)型為V形；

②反硝化過程中，CH3OH中C元素為-2價(jià)，作為反應(yīng)的還原劑，1mol還原劑失去6mol電子，則還原產(chǎn)物中C元素為+4價(jià)，被氧化為兩種常見離子，應(yīng)為CO32-和HCO3-，NO3-的還原產(chǎn)物為N2，根據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式為：5CH3OH+6NO3-3N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O；

(2)③砷(As)的核電荷數(shù)是33，為第四周期第ⅤA族元素，則簡(jiǎn)化的電子排布式[Ar]3d104s24p3；NH3的分子間存在氫鍵，則AsH3的沸點(diǎn)比NH3低；

④雌黃(As2S3) 中As原子的價(jià)層電子對(duì)為3+=4，則砷原子的雜化方式為sp3雜化；

⑤砷化鎵(GaAs) 晶胞中距Ga原子最近且等距的As原子個(gè)數(shù)為4；As數(shù)目為8×+6×=4，Ga數(shù)目為4，則晶胞的質(zhì)量為g，晶胞邊長(zhǎng)為apm=a×10-10cm，則晶胞的體積為(a×10-10cm)3，根據(jù)，則a=×1010pm=×1010pm。