Question

【題目】非金屬元素在化學中具有重要地位，請回答下列問題：

(1)下圖的氮循環是生態系統物質循環的重要部分，人類活動加劇了氮循環中的物質轉化。

①N在元素周期表中的位置_________，的立體構型__________。

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

(2)砷及其化合物有重要的用途。

③砷(As)簡化的電子排布式___，AsH3的熔沸點比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。分子結構如下圖，則砷原子的雜化方式為_____。

⑤砷化鎵(GaAs)的熔點為1238℃，密度為ρ g·cm-3，其晶胞結構如圖所示。

距Ga原子最近且等距的As原子個數為____，GaAs的摩爾質量為M g·mol-1，阿伏加德羅常數值為NA，則該晶胞邊長為___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】

根據原子的電子層數及其價電子數確定元素在周期表中的位置；根據原子及離子的電子排布式分析；根據價層電子對數目和價層電子對互斥理論分析原子的雜化類型和空間構型；根據晶胞結構分析晶體的化學式并進行相關計算。

(1)①N的核電荷數為7，原子核外有2個電子層，且最外層電子數是5，則N在元素周期表中的位置第二周期第ⅤA族，的N原子價層電子對數為2+=3，則N原子的雜化方式為sp2雜化，的立體構型為V形；

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

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

④雌黃(As2S3) 中As原子的價層電子對為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原子個數為4；As數目為8×+6×=4，Ga數目為4，則晶胞的質量為g，晶胞邊長為apm=a×10-10cm，則晶胞的體積為(a×10-10cm)3，根據，則a=×1010pm=×1010pm。