Question

【題目】硼、砷、銻的化合物用途非常廣泛。回答下列問題：

（1）基態砷原子的價電子軌道表達式（電子排布圖）為_______________，其未成對電子所在原子的軌道輪廓圖形為____________________。

（2）B4C的熔點為2350 ℃、沸點為3500 ℃，說明它屬于____________晶體，AsF3的沸點（60.4℃）比SbF3的沸點（376℃）低，其原因是____________________________________。

（3）已知反應：(CH3)3C—F+SbF6→(CH3)3CSbF6，該反應可生成(CH3)3C+，其碳正離子中碳原子雜化方式有____________________________________。

（4）與BF3互為等電子體的分子和離子分別為_______________（各舉1例）；已知分子中的大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為)，則BF3中的大π鍵應表示為_________________。

（5）砷化硼的晶胞結構如圖所示。與砷原子緊鄰的硼原子有_________個，與每個硼原子緊鄰的硼原子有_________個，若其晶胞參數為bpm，則其晶體的密度為_________________(列出表達式，設NA為阿伏加德羅常數的數值)g·cm-3。

Answer 1

【答案】 啞鈴型（紡錘形） 原子 AsF3 與SbF3 是結構相似的分子，AsF3 相對分子質量比SbF3 小 sp2和sp3 SO3 和CO32-(或其他合理答案) 4 12 【答題空10】

【解析】（1）As為第四周期第ⅤA族元素，所以原子核外價電子排布式為4s24p3，4p軌道中有3個電子，且都是單電子，其價電子軌道排布圖為：；其未成對電子所在原子的軌道為4p軌道，軌道輪廓圖形為啞鈴型（紡錘形）。

（2）B4C由兩種非金屬元素組成，不可能為離子晶體，又因為其熔沸點很高，所以應屬于原子晶體；AsF3和SbF3的沸點都比較低，都是由分子構成的，并且結構相似，AsF3相對分子質量比SbF3小，所以AsF3的沸點比SbF3的沸點低。

（3）(CH3)3C+中，甲基上的C原子形成4條單鍵，屬于sp3雜化，中心C原子形成3條單鍵，價電子層僅有六個電子，無孤對電子，屬于sp2雜化。

（4）等電子體是指具有相同價電子數目和原子數目的分子或離子，所以與BF3互為等電子體的分子可以是SO3、BCl3等，與BF3互為等電子體的離子可以是CO32-、NO3-等；因為大π鍵的符號中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為)，又因為BF3中參與形成大π鍵的原子數為4，形成大π鍵的電子數為6，所以BF3中的大π鍵表示為： 。

（5）根據晶胞結構圖可以判斷，砷原子(黑球)與周圍4個硼原子(白球)形成單鍵，則與砷原子緊鄰的硼原子有4個。根據晶胞結構圖，設棱長為b，以立方體上面面心的硼原子(白球)為例分析，該硼原子與除了對面上的5個硼原子之外的其他8個硼原子緊鄰，距離都是b；又因為該硼原子屬于上下相鄰兩個晶胞共有(上方的晶胞未畫出)，同理，該硼原子還與其上方的立方體中除對面外的其他四個面面心上的硼原子緊鄰，距離都是b，綜上分析，與每個硼原子緊鄰的硼原子共有12個。由均攤法計算晶胞原子數：4個砷原子(黑球)都在晶胞內部，故砷原子數為4，硼原子有8個在頂點、6個在面心，故硼原子數為8×+6×=4個，所以晶胞質量為： g，因為bpm=b×10-10cm，所以晶胞體積為：(b×10-10)3cm3，根據密度=質量÷體積，所以晶胞密度為： g·cm-3。