Question

【題目】[化學—選修3：物質結構與性質]

硼、碳、鎵、砷、硒的化合物被廣泛應用于新材料制備、生活生產等諸多領域。根據物質結構相關知識，回答下列問題：

（1）第四周期鎵、砷、硒三種元素中，第一電離能由大到小順序為___________，電負性由大到小順序為___________（用元素符號填寫）

（2）元素氮與砷同族。基態氮元素的價電子排布式為______，預測砷的氫化物分子的立體結構為_____，其沸點比NH3的_____（填“高”或“低”），其判斷理由是_________。

（3）硼及化合物應用廣泛。

①下列硼原子電子排布圖表示的狀態中，能量最低和最高的分別為___________、___________（填標號）

②晶體硼單質能自發呈現出正二十面體的多面體外形，這種性質稱為晶體的___________。

③已知BP的熔點很高，其晶胞結構如下圖所示。

C點的原子坐標為___________，B原子與P原子的最近距離為dpm，晶體的密度為pg/cm3，NA代表阿伏加德羅常數的值，則ρ=___________g/cm3（用含d、NA的代數式表示）

Answer 1

【答案】As>Se>Ga Se>As>Ga 2s22p3 三角錐形 低 NH3分子間存在氫鍵 A D 自范性

【解析】

（1）As的4p能級含有3個電子，為半滿穩定狀態，第一電離能較相鄰元素高；非金屬性越強，電負性越大；

（2）氮元素于元素周期表第二周期VA族；AsH3分子中As原子的價層電子對數為4，孤對電子數為1；NH3分子間可以形成氫鍵；

（3）①電子處于激發態時能量較高；

②在適宜的條件下，晶體能夠自發地呈現封閉的、規則的多面體外形，這稱為晶體的自范性；

③由晶胞結構示意圖可知B原子位于體對角線的處；依據分攤法計算晶胞的密度。

（1）同周期元素從左到右，元素第一電離能逐漸增大，但As的4p能級含有3個電子，為半滿穩定狀態，第一電離能較相鄰元素高，則第一電離能的大小順序為As＞Se＞Ga；同周期元素從左到右，非金屬性依次增強，電負性依次增大，則電負性的大小順序為Se＞As＞Ga，故答案為：As＞Se＞Ga；Se＞As＞Ga；

（2）氮元素于元素周期表第二周期VA族，價電子排布式為2s22p3；砷的氫化物為AsH3，分子中As原子的價層電子對數為4，孤對電子數為1，則As原子為sp3雜化，AsH3的立體結構為三角錐形；NH3分子間可以形成氫鍵，增大了分子間作用力，熔沸點增大，則NH3的沸點高于AsH3，故答案為：2s22p3；三角錐形；低；NH3分子間存在氫鍵；

（3）①電子處于激發態時能量較高，由圖可知，A為B原子的電子排布圖，符合能量最低原理，能量最低；B中B原子2s軌道上有1個電子躍遷到2p軌道，有1個電子處于激發態，C中1s軌道上有2個電子躍遷到2p軌道，有2個電子處于激發態，D中1s軌道上有2個電子，2s軌道上有1個電子躍遷到2p軌道，有3個電子處于激發態，則D能量最高，故答案為：A；D；

②在適宜的條件下，晶體能夠自發地呈現封閉的、規則的多面體外形，這稱為晶體的自范性，則晶體硼單質能自發呈現出正二十面體的多面體外形為晶體的自范性，故答案為：自范性；

③由晶胞結構示意圖可知P位于頂點（0,0,0）和面心（，，0），B原子位于體對角線的處，則C點B原子坐標為（，，）；晶胞中P原子的數目為（8×+6×）=4，B原子數目為4，晶胞的質量為g，B原子與P原子的最近距離為d×10—10cm，則體對角線的長度為4d×10—10cm，晶胞的變成為 d×10—10cm，由（ d×10—10cm）3ρ=可得ρ= g/cm3，故答案為：（，，）；。