Question

7．釩（V ）、砷（As ）均屬于元素周期表第四周期元素，但釩位于VB族，砷位于VA族，請回答下列問題．
（1）高純度砷可用于生產 GaAs （一種新型半導體材料），鎵（Ga ）與砷相比，第一電離能較大的元素是As（填元素符號），GaAs  中砷的化合價為-3．
（2）Na₃AsO₄中含有的化學鍵類型包括離子鍵、共價鍵；AsO₄^3-的空間構型為正四面體，As₄O₆的分子結構如圖1所示，則在該化合物中As的雜化方式是sp³．
（3）基態(tài)釩原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²或[Ar]3d³4s²．
（4）已知單質釩的晶胞如圖2所示，則V 原子的配位數(shù)是8，假設晶胞的邊長為dcm、密度為ρg/cm³，則釩的相對原子質量為$\frac{1}{2}ρnp7vhyv^{3}{N}_{A}$．（設阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A ）

（5）V₂O₅ 溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉（Na₃VO₄），也可以得到偏釩酸鈉．已知偏釩酸鈉的陰離子呈如圖3所示的無限鏈狀結構，則偏釩酸鈉的化學式為NaVO₃．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；GaAs 中砷的電負性大于鎵，據(jù)此判斷化合價；
（2）Na₃AsO₄屬于離子化合物，酸根離子中含有共價鍵；AsO₄^3-中As原子孤電子對數(shù)=$\frac{5+3-2×4}{2}$=0、價層電子對數(shù)為4+0=4，據(jù)此判斷空間構型；As₄O₆的分子中As原子形成3個As-O鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；
（3）釩是23號元素，原子核外電子數(shù)為23，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫核外電子排布式；
（4）根據(jù)晶胞圖可知，每個礬原子周圍距離最近的有8個礬原子，每個晶胞中含有的礬原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，根據(jù)$ρ=\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}}{V}$可計算出釩的相對原子質量；
（5）由鏈狀結構可知每個V與3個O形成陰離子，且V的化合價為+5價，以此判斷形成的化合物的化學式．

解答 解：（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能As＞Ga，GaAs 中砷的電負性大于鎵，所以砷顯-3價，
故答案為：As；-3；
（2）Na₃AsO₄屬于離子化合物，含有離子鍵，酸根離子中含有共價鍵；AsO₄^3-中As原子孤電子對數(shù)=$\frac{5+3-2×4}{2}$=0、價層電子對數(shù)為4+0=4，空間構型為正四面體；As₄O₆的分子中As原子形成3個As-O鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，雜化類型為sp³雜化，
故答案為：離子鍵、共價鍵；正四面體；sp³；
（3）釩是23號元素，原子核外電子數(shù)為23，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²或[Ar]3d³4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²或[Ar]3d³4s²；
（4）根據(jù)晶胞圖可知，每個礬原子周圍距離最近的有8個礬原子，所以礬的配位數(shù)為8，每個晶胞中含有的礬原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞的體積為d³cm³，根據(jù)$ρ=\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}}{V}$可知，釩的相對原子質量M=$\frac{1}{2}$ρVN_A=$\frac{1}{2}ρricot4s^{3}{N}_{A}$，
故答案為：8；$\frac{1}{2}ρ7dluk2s^{3}{N}_{A}$；
（5）由鏈狀結構可知每個V與3個O形成陰離子，且V的化合價為+5價，則形成的化合物化學式為NaVO₃，
故答案為：NaVO₃．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式與空間構型判斷、化學鍵、晶胞計算等，是對物質結構主干知識的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，難度中等，掌握均攤法進行有關晶胞計算．