Question

今年初爆发的农夫山泉与统一饮料的“砒霜门事件”引起了人们对砷的生理作用的关注．砒霜是砷的氧化物，化学式为As₂O₃，砷在周期表中与氮、磷属于同族元素．该族元素与生物体的生命活动密切相关．被称为“生命之族”．如氮、磷是生物体中不可缺少的元素，在生命体中占有板其重要的地位．而砷和锑的某些化合物则有毒，所以中世纪的西方炼金术上曾分别用如图1毒蛇和狼来作为砷和锑的符号．
（1）砷的基态原子的价电子排布式是

 

．如图2是元素周期表的局部示意图，请将氮、磷、砷的元素的符号填入表中相应的位置．
（2）下列关于该元素的说法中正确的是

 

．
a．氮、磷、砷的电负性依次减小
b．氮、磷、砷的气态氢化物分子的稳定性依次减弱
c．N-H、P-H、As-H键的健长依次增长，而键的极性依次降低
d．P₄分子的空间的构壁为正四面体（如图3），P-P键之间的键角为109°28′
（3）氮是化肥中的主要元素，某种盐类物质是常见的氮肥成分，其中氮元素同时显示最高化合价和最低化合价，请写出该物质的化学式

 

．该化合物的组成元素中基态原子的第一电离徒最大的是

 

．
（4）“砒霜门事件”使不少人谈砷色变．实际上，砷是人体必需的微量元素，砷缺乏将导致生长海缓、骨骼异常等症状．只要控制砒霜的量，适当使用可以治病．
近代常用马氏试砷法检验砒霜的含量．其方法是用Zn、盐酸和试样混合，若试样中有As₂O₂存在，就会发生反应①：As₂O₃+Zn+HCl→X+ZnCl₂+H₂O（未配平）．在试管中加热X则发生反应②，可看到亮黑色的“砷镜”，并得到一种还原性气体单质．
写出反应①配平后的化学方程式

 

．若试样的质量为100g得到砷镜的质量为1.5g，反应①中转移电子的数目为

 

．

Answer 1

考点：元素周期律和元素周期表的综合应用

专题：

分析：（1）As处于第四周ⅤA族，据此书写价电子排布式；氮、磷、砷为ⅤA族元素，分别处于第2、3、4周期；
（2）a．同主族自上而下电负性减小；
b．非金属性越强，氢化物越稳定；
c．原子半径越大，与H原子形成的共价键的键长越长，电负性越强形成键的极性越强；
d．P₄分子的空间的构型为正四面体，P原子位于正四面体的顶点，P-P键之间的键角为60°；
（3）氮是化肥中的主要元素，某种盐类物质是常见的氮肥成分，其中氮元素同时显示最高化合价和最低化合价，该物质为硝酸铵，非金属越强第一电离能越大，同周期元素中当原子各轨道处于全满、全空、半满时，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素；
（4）在试管中加热X，可看到亮黑色的“砷镜”，并得到一种还原性气体单质，结合As₂O₃+Zn+HCl→X+ZnCl₂+H₂O，可知X为AsH₃，据此解答．

解答： 解：（1）As处于第四周ⅤA族，其价电子排布式为4s²4p³，氮、磷、砷为ⅤA族元素，分别处于第2、3、4周期，在周期表中位置为，
故答案为：4s²4p³；；
（2）a．同主族自上而下电负性减小，故a正确；
b．同主族自上而下非金属性减弱，非金属性越强，氢化物越稳定，故氮、磷、砷的气态氢化物分子的稳定性依次减弱，故b正确；
c．原子半径N＜P＜As，故键长N-H＜P-H＜As-H，电负性N＞P＞As，故极性N-H＞P-H＞As-H，故c正确；
d．P₄分子的空间的构型为正四面体，P原子位于正四面体的顶点，P-P键之间的键角为60°，故d错误，
故答案为：abc；
（3）氮是化肥中的主要元素，某种盐类物质是常见的氮肥成分，其中氮元素同时显示最高化合价和最低化合价，该物质为NH₄NO₃，H非金属性小于N、O，故H的第一电离能最小，N原子各轨道处于全满、半满状态，能量较低，第一电离能高于O元素，
故答案为：NH₄NO₃；N；
（4）在试管中加热X，可看到亮黑色的“砷镜”，并得到一种还原性气体单质，结合As₂O₃+Zn+HCl→X+ZnCl₂+H₂O，可知X为AsH₃，反应①配平后的化学方程式为：As₂O₃+6Zn+12HCl=2AsH₃↑+6ZnCl₂+3H₂O，若试样的质量为100g得到砷镜的质量为1.5g，根据As元素守恒可知生成n（AsH₃）=

1.5g

75g/mol

=0.02mol，故反应①中转移电子的数目为0.02mol×6×6.02×10²³mol^-1=7.224×10²²，
故答案为：As₂O₃+6Zn+12HCl=2AsH₃↑+6ZnCl₂+3H₂O；7.224×10²²．

点评：本题考查元素周期表与元素周期律、氧化还原反应配平与计算等，难度中等，注意理解掌握同周期元素第一电离能异常原因．