Question

砷和镍均为重要的无机材料，在化工领域具有广泛的应用。

（1）基态As原子的价层电子的电子云轮廓图形状为_____________。与砷同周期的主族元素的基态原子中，第一电离能最大的为_____________（填元素符号。）

（2）Na₃AsO₃可用于碘的微量分析。

①Na⁺的焰色反应呈黄色，金属元素能产生焰色反应的微观原因为__________________________。

②Na₃AsO₃中所含阴离子的立体构型为_____________，写出一种与其互为等电子体的分子：_____________（填化学式）。

（3）可用于合成Ni²⁺的配体，M中C原子的杂化方式为___________，其所含键和π键的数目之比为___________。

（4）Ni与Ca处于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Ni的熔点和沸点均比金属Ca的高，其原因为___________。区分晶体Ni和非晶体Ni的最可靠的科学方法为___________。

（5）某砷镍合金的晶胞结构如下图所示，设阿伏加德罗常数的值为N_A，则该晶体的密度ρ=___________g·cm^-3。

Answer

球形、哑铃形（或纺锤形） Br 电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量 三角锥形 PCl3、PBr3、NF3、NCl3等（答一种即可） sp3，sp2 7:1 Ni的原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强 X-射线衍射法

【解析】

（1）基态As原子的价层电子排布式为4s24p3， 故其电子云轮廓图形状为球形、哑铃形或纺锤形。一般情况下，同周期主族元素从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，故第四周期主族元素中第一电离能最大的是Br。答案为球形、哑铃形（或纺锤形） Br；

（2）①金属元素产生焰色反应的微观原因为电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量，产生焰色反应。答案为电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量；

②AsO33-中As原子的价层电子对数目为4，含有一对孤对电子，其立体构型为三角锥形。根据等电子体的含义知，与AsO33-互 为等电子体的分子有PCl3、PBr3、NF3、NCl3等。答案为三角锥形 PCl3、PBr3、NF3、NCl3等（答一种即可）；

（3 ）由的结构简式可知，一CH3、 一CH2—、一CF3中C原子的价层电子对数目为4，杂化方式为sp3，碳氧双键中C原子的价层电子对数目为3，杂化方式为sp2。每个分子中含有14 个键和2个π键，则键与π键的数目之比为7:1。答案为sp3，sp2 7:1；

（4）金属晶体熔沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键的强弱与价层电子数目和金属原子的半径有关。区分晶体Ni和非晶体Ni的最可靠的科学方法为X-射线衍射法。答案为Ni的原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强 X-射线衍射法；

（5）由晶胞结构可知，每个晶胞中含有2个Ni原子和2个As原子，晶胞的体积V= cm3，故晶胞的密度ρ=g/cm3=g·cm-3。答案为。