Question

【題目】【物質結構與性質】 (15 分)

釩、砷均屬于第四周期元素，最高正價均為＋5。

I ．高純度砷可用于生產具有“半導體貴族”之稱的新型半導體材料GaAs，砷與氯氣反應可得到 AsCl3、AsCl5兩種氯化物。

（1）AsCl3分子的空間構型是 ，中心原子雜化類型是 。兩種氯化物分子中屬于非極性分子的是 。

（2）Ga與As相比，第一電離能較小的元素是 ，GaAs中砷的化合價為 。

II．釩是一種重要的戰略金屬，其最主要的用途是生產特種鋼，其化合價有＋5、＋4、＋3、＋2等，工業上從煉鋼獲得的富釩爐渣中（內含 V2O5）提取釩的過程如下。

（3）基態釩原子的價電子排布式為 ，寫出反應①的化學方程式： 。

（4）已知單質釩的晶胞為，則 V 原子的配位數是 ，假設晶胞的邊長為 a cm， 密度為 ρ g/cm3，則釩的相對原子質量為 。

Answer 1

【答案】（1）三角錐形；sp3雜化；AsCl5

（2）Ga；－3

（3）3d34s2；2V2O5＋4NaCl＋O24NaVO3＋2Cl2

（4）8；NAρa3/2

【解析】

試題分析：（1）AsCl3分子的價層電子對數為4，含有一對孤對電子，所以立體構型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp3。AsCl3分子屬于極性分子，AsCl5分子為正六面體構型，屬于非極性分子。

（2）同周期自左向右原子半徑逐漸減下，則原子半徑Ga大于As，由于As的4p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性強，所以第一電離能較小的元素是Ga；GaAs中砷的化合價為-3價。

（3）V為23號元素，根據構造原理知基態釩原子的價電子排布式為3d34s2，根據題給流程知V2O5、NaCl在空氣中焙燒生成NaVO3和氯氣，化學方程式為2V2O5＋4NaCl＋O2 4NaVO3＋2Cl2。

（4）根據單質釩的晶胞結構知V 原子的配位數是8，利用切割法計算每個晶胞中含有V的數目為8×1/8+1=2，則1mol晶胞的質量為2Mg，晶胞的邊長為 a cm，則1mol晶胞的體積為NAacm3 ，晶胞密度為 ρ g/cm3，則釩的相對原子質量為NAρa3/2。