Question

VA族元素氮、磷、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)的单质及其化合物在科研和生产中有许多重要用途。

(1)铋合金可用于自动喷水器的安全塞，一旦发生火灾时，安全塞会“自动”熔化，喷出水来灭火。铋的价电子排布式为_______。

(2)第三周期元素中第一电离能大于磷的元素有_______(填元素符号)。

(3)Pt(NH₃)₂C1₂具有如图所示的两种平面四边形结构(一种有抗癌作用)，其中在水中的溶解度较小是_______(填“顺式”或“反式”)。

(4)氨硼烷(BH₃▪NH₃)是一种储氢材料，与乙烷互为等电子体，熔点为104℃。氨硼烷晶体中各种微粒间的作用力涉及________(填标号)。

A.范德华力      B.离子键      C.配位键     D.金属键

(5)偏亚砷酸钠(NaAsO₂)是一种灭生性除草剂，可杀死各种草本植物，其阴离子的立体构型为___。

(6)化肥厂生产的(NH₄)₂SO₄中往往含有少量极易被植物根系吸收的具有正四面体结构的N₄H₄⁴⁺，其结构式为_______，其中N原子的杂化方式为________。

(7)镧、铁、锑三种元素组成的一种固体能实现热电效应。该固体晶胞结构如图l所示，晶胞参数为a nm，Fe原子填在6个Sb原子形成的正八面体空隙中，晶胞6个表面的结构都如图2所示。

①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图l中原子甲的坐标为(0，0，0)，原子乙的坐标为(，，0)，则原子丙的坐标为________。

②设阿伏加德罗常数的值为N_A，则该固体的密度ρ=__g·cm^-3(列出计算式即可)。

Answer

6s26p3 Ar、Cl 反式 AC V形(或角形、折线形) sp3 (，，)

【解析】

(1)第VA的元素最外层有5个电子，根据构造原理可得其价层电子排布式；

(2)根据同一周期的元素，原子序数越大，元素的电离能越大分析(第IIA、VIA反常)；

(3)H2O是由极性分子构成的物质，根据相似相溶原理分析；

(4)氨硼烷属于分子晶体，根据分子内元素的原子结构特点及分子之间的作用力分析；

(5)根据价层电子对数及孤电子对数分析判断；

(6)根据N4H44+具有正四面体结构，结合N、H原子个数比书写其结构式；根据该微粒中N原子结合其它原子数目确定其杂化轨道类型；

(7)①根据图示可知丙原子在体对角线的处，根据已知原子的坐标可确定丙原子的坐标；

②利用均摊方法计算一个晶胞中含有的各种元素的原子个数，然后根据密度ρ=计算。

(1)铋是第六周期第VA的元素，价电子排布式为6s26p3；

(2)一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，元素的第一电离能也越大，但第VA的元素由于其处于p轨道的半充满的稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，第一电离能P>S，故第三周期元素中第一电离能大于磷的元素有Cl、Ar；

(3)H2O是由极性分子构成的物质，根据相似相溶原理：由极性分子构成的溶质易溶于由极性分子构成的溶剂中。由图示可知Pt(NH3)2C12的顺式结构的极性大于反式结构的极性，所以它在水中溶解度：顺式大于反式，即反式的Pt(NH3)2C12在水中溶解度比较小；

(4)氨硼烷属于分子晶体，分子之间以范德华力结合，在分子内N、H原子间及B、H原子间以共价键结合，B、N原子之间以配位键结合，其中N提供孤对电子，B原子提供空轨道，故合理选项是AC；

(5)偏亚砷酸钠(NaAsO2)的阴离子是AsO2-，其中As原子的孤电子对数为=1，价层电子对数为1+2=3，所以As原子采用sp2杂化，所以AsO2-的立体构型为V形；

(6)N4H44+具有正四面体结构，由于N、H原子个数比是1：1，则其结构式为；根据微粒结构可知N原子最外层的1个s轨道和3个p轨道全部参与成键，形成了四个共价键，故其杂化轨道类型为sp3杂化；

(7)①根据图示可知：丙原子在体对角线的处，由于甲原子坐标为(0，0，0)，乙原子坐标为(，，0)可知丙原子的坐标为(，，)；

②根据晶胞结构可知，在一个晶胞中含有的La：8×+1=2；含有Fe：8×1=8；含Sb：24×+(3×8)×=24，晶胞边长L=a nm=a×10-7 cm，所以该固体的密度ρ==g/cm3= g/cm3。