Question

非金属元素在化学中具有重要地位，请回答下列问题：

(1)下图的氮循环是生态系统物质循环的重要部分，人类活动加剧了氮循环中的物质转化。

①N在元素周期表中的位置_________，的立体构型__________。

②反硝化过程中，CH₃OH可作为反应的还原剂，1mol还原剂失去6mol电子，被氧化为两种常见离子。请将该反应的离子方程式补充完整：__CH₃OH+_____+___+___+___ 。

(2)砷及其化合物有重要的用途。

③砷(As)简化的电子排布式___，AsH₃的熔沸点比NH₃的 ___(填“高”或“低”)，原因是____。

④雌黄(As₂S₃)在我国古代常用作书写涂改修正液。分子结构如下图，则砷原子的杂化方式为_____。

⑤砷化镓(GaAs)的熔点为1238℃，密度为ρ g·cm^-3，其晶胞结构如图所示。

距Ga原子最近且等距的As原子个数为____，GaAs的摩尔质量为M g·mol^-1，阿伏加德罗常数值为N_A，则该晶胞边长为___pm。

Answer

第二周期第ⅤA族 V形 5 6 3N2 4HCO3- CO32- 8H2O [Ar]3d104s24p3 低 NH3的分子间存在氢键 sp3 4 ×1010

【解析】

根据原子的电子层数及其价电子数确定元素在周期表中的位置；根据原子及离子的电子排布式分析；根据价层电子对数目和价层电子对互斥理论分析原子的杂化类型和空间构型；根据晶胞结构分析晶体的化学式并进行相关计算。

(1)①N的核电荷数为7，原子核外有2个电子层，且最外层电子数是5，则N在元素周期表中的位置第二周期第ⅤA族，的N原子价层电子对数为2+=3，则N原子的杂化方式为sp2杂化，的立体构型为V形；

②反硝化过程中，CH3OH中C元素为-2价，作为反应的还原剂，1mol还原剂失去6mol电子，则还原产物中C元素为+4价，被氧化为两种常见离子，应为CO32-和HCO3-，NO3-的还原产物为N2，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知反应的离子方程式为：5CH3OH+6NO3-3N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O；

(2)③砷(As)的核电荷数是33，为第四周期第ⅤA族元素，则简化的电子排布式[Ar]3d104s24p3；NH3的分子间存在氢键，则AsH3的沸点比NH3低；

④雌黄(As2S3) 中As原子的价层电子对为3+=4，则砷原子的杂化方式为sp3杂化；

⑤砷化镓(GaAs) 晶胞中距Ga原子最近且等距的As原子个数为4；As数目为8×+6×=4，Ga数目为4，则晶胞的质量为g，晶胞边长为apm=a×10-10cm，则晶胞的体积为(a×10-10cm)3，根据，则a=×1010pm=×1010pm。