Question

【題目】【化學——選修3：物質結構與性質】

第ⅤA族的氮、磷、砷等元素在化合物中常表現出多種價態(tài)，含第ⅤA族元素的化合物在科學研究和生產中有許多重要用途。請回答下列問題：

（1）基態(tài)砷原子的核外電子排布式為____________，有__________個未成對電子。

（2）氨的沸點 （填“高于”或“低于”）膦（PH3）；AsCl3分子中中心原子的軌道雜化類型為_______。

（3）硝酸中酸根離子的空間構型是_________；HNO3比 HNO2酸性強的原因是__________________。

（4）氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料，B、N和O相比，電負性較大的是_____；在與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中，層內B原子與N原子之間的化學鍵為________，層間作用力為_____。

（5）立方氮化硼是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的，它具有很高的硬度、熱穩(wěn)定性和化學惰性，立方氮化硼的晶體類型是______。立方氮化硼的晶胞如圖所示，已知晶胞參數a=361.5 pm，立方氮化硼的密度是________ g·cm3(只要求列算式，不必計算出數值，阿伏加德羅常數為NA)。

Answer 1

【答案】

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3（2分） 3（1分）

（2）高于（1分） sp3（2分）

（3）平面三角形（1分）

HNO3和HNO2可表示為(HO)NO2和(HO)NO，HNO2中的N為+3價，而HNO3中的N為+5價，正電性更高，導致N—O—H中O的電子更向N偏移，越易電離出H+（2分）

（4）O（1分） 共價鍵(或極性共價鍵)（1分） 分子間作用力(或范德華力) （1分）

（5）原子晶體（1分） （2分）

【解析】

試題分析：

（1）As是33號元素，在元素周期表中位于第四周期第ⅤA族，基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3，基態(tài)As原子有3個未成對的電子。

（2）氨氣分子間存在氫鍵，分子間作用力強，所以氨的沸點高于膦（PH3）；根據價層電子對互斥理論，AsCl3中心原子As的σ鍵電子對數等于3，孤電子對數＝（53）÷2=1，則中心原子As是sp3雜化；

（3）硝酸根離子中N元素的價層電子對數是3，不存在共用電子對，其空間構型是平面三角形；HNO3和HNO2可表示為(HO)NO2和(HO)NO，HNO2中的N為+3價，而HNO3中的N為+5價，正電性更高，導致N—O—H中O的電子更向N偏移，越易電離出H+。

（4）因為同一周期元素，隨著原子序數的增大，電負性逐漸增大，故電負性較大的是O；因為六方氮化硼的結構與石墨類似，故其晶體中也是分層結構，層間是分子間作用力，層內的B原子與N原子間是極性共價鍵。

（5）立方氮化硼是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的，它具有很高的硬度、熱穩(wěn)定性和化學惰性，立方氮化硼的晶體類型是原子晶體。根據均攤法及BN的化學式可推知，一個晶胞中各含有4個B原子、4個N原子；因一個晶胞的體積是(361.5×1010)3 cm3，根據密度=質量÷體積可知晶胞的密度是g/cm3。