Question

【題目】氮(N)、硝(P)、砷(As)等第VA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有重要用途，請(qǐng)回答下列問題：

（1）基態(tài)砷原子的價(jià)電子排布圖為________________，第三周期元素的原子中，第一電離能大于磷原子的有________________種。

（2）氮族元素氯化物RH3(NH3、PH3、AsH3)的某種性質(zhì)隨R的核電荷數(shù)的變化趨勢(shì)如圖所示，則Y軸可表示的氫化物(RH3)性質(zhì)可能有________________(填序號(hào))。

A.穩(wěn)定性B.沸點(diǎn)時(shí)C.R－H鍵之間的鍵角D.分子間作用力E.還原性

（3）經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，某種N2O5固體由NO2＋和NO3－兩種離子組成，陽離子中N原子的雜化方式是________________雜化，陰離子的空間構(gòu)型為________________。

（4）乙二胺(H2N－CH2－CH2－NH2)與CuCl2溶液可形成配離子(結(jié)構(gòu)如圖)。

Cu2＋的配位數(shù)為________________，1mol該配離子中含σ鍵為________________mol，乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高得多，其原因是________________。

（5）通常認(rèn)為Cu3N是離子晶體，其晶格能可通過圖1的Born－Haber循環(huán)計(jì)算得到。通過圖1中數(shù)據(jù)________________(填“能”或“不能”)計(jì)算出Cu原子的第一電離能，Cu3N晶格能為________________kJ·mol－1。

（6）Cu3N晶胞如圖2所示，Cu＋的半徑為apm，N3－的半徑為bpm，Cu3N晶胞的密度為________________g·cm－3(列出計(jì)算式即可，阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)。

Answer 1

【答案】 2 AC sp 平面正三角形 4 26 乙二胺分子之間可以形成氫鍵，三甲胺分子之間不能形成氫鍵 不能 5643

【解析】

(1)根據(jù)基態(tài)電子排布規(guī)律，As原子的基態(tài)電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3，其價(jià)層電子排布式為：4s24p3，則基態(tài)砷原子的價(jià)電子排布圖為；同周期元素第一電離能從左至右有逐漸增大的趨勢(shì)，磷原子的基態(tài)電子排布式為：1s22s22p63s23p3，最外層電子3p軌道電子處于半滿較穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能比同周期相鄰的Si和S元素的大，第三周期元素的原子中，第一電離能最大的為零族元素Ar，則第一電離能大于磷原子的有Cl和Ar兩種元素；

(2)A．N、P、As位于周期表同一主族，從上到下排列，根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，因此三種氫化物的穩(wěn)定性逐漸降低，故A正確；

B．由于氨氣分子間存在氫鍵，因此氨氣的沸點(diǎn)最高，AsH3的相對(duì)分子質(zhì)量大于PH3，AsH3沸點(diǎn)較高，與圖像不符，故B錯(cuò)誤；

C．N、P、As位于周期表同一主族，從上到下排列，根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強(qiáng)，元素的電負(fù)性越強(qiáng)，電負(fù)性大的使電子對(duì)之間的斥力變大，鍵角越大，N、P、As電負(fù)性逐漸減小，R－H鍵之間的鍵角也逐漸減小，與圖像相符，故C正確；

D．三種氫化物生成的晶體均是分子晶體，分子間作用力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而增大，與圖像不符，故D錯(cuò)誤；

E．氫化物的還原性，主要比較陰離子的還原性，N、P、As位于周期表同一主族，從上到下非金屬性減弱，元素的非金屬性越強(qiáng)，其單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)陰離子的還原性越弱，則氫化物的還原性越弱，與圖像不符，故E錯(cuò)誤；

答案選AC；

(3)NO2+中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+=2、NO3-中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷，陽離子中N原子的雜化方式是sp，陰離子中N原子的雜化方式是sp2，空間構(gòu)型為平面正三角形；

(4)根據(jù)圖示，Cu2+與4個(gè)N原子形成配位鍵，則Cu2+的配位數(shù)為4；配位鍵和單鍵都是σ鍵，該配離子中含有4個(gè)配位鍵和22個(gè)單鍵，則1mol該該配離子含σ鍵為26mol；乙二胺分子之間形成氫鍵，三甲胺分子之間不能形成氫鍵，乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高的多；

(5)Cu原子的第一電離能為Cu(g)原子失去1個(gè)電子形成Cu+(g)所需要的能量，圖示中只給出了固態(tài)銅原子失去電子的能量，銅原子由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)也有能量變化，圖示中沒有給出，故不能計(jì)算出Cu原子的第一電離能；Cu3N晶格能是Cu+、N3氣態(tài)離子形成1molCu3N晶體釋放的能量，設(shè)Cu3N的晶格能為akJmol1，根據(jù)蓋斯定律，則：3285kJ/mol822kJ/molakJ/mol=3180kJ/mol，解得a=5643；

(6)由晶胞結(jié)構(gòu)，白色球位于晶胞棱心，個(gè)數(shù)為×12=3，黑色球位于晶胞的頂點(diǎn)，個(gè)數(shù)為×8=1，白色球與黑色球個(gè)數(shù)比為3:1，可知頂點(diǎn)黑色球是N3，棱中心白色球是Cu+，結(jié)合圖示，晶胞的邊長(zhǎng)為黑色球與白色球直徑之和，已知：Cu＋的半徑為apm，N3－的半徑為bpm，則晶胞的邊長(zhǎng)=2×(a+b)pm=2×(a+b)×10-10 cm，則立方體晶胞的體積V=8×(a+b)3×10-30 cm3，故Cu3N晶胞的密度== g·cm－3。