Question

【題目】氮、磷是植物生長(zhǎng)所需的重要元素。回答下列問(wèn)題：

（1）下列N原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量由低到高的順序是____（填標(biāo)號(hào)）。

（2）羥氨（NH2OH）可看成是氨分子內(nèi)的一個(gè)氫原子被羥基取代的衍生物，分子中N的雜化類(lèi)型是___。羥氨易溶于水，其主要原因是____。

（3）第一電離能I1(N)_____I1(P)（填“＞”“＜”“＝”），原因是_____。

（4）直鏈多磷酸根陰離子是由兩個(gè)或兩個(gè)以上磷氧四面體通過(guò)共用頂角氧原子連接起來(lái)的，如圖所示。則由n個(gè)磷氧四面體形成的這類(lèi)磷酸根離子的通式為_____。

（5）氮化鍺具有耐腐蝕、硬度高等優(yōu)點(diǎn)，晶體中鍺原子與氮原子之間存在明顯的s-p雜化現(xiàn)象，氮化鍺晶體屬于______晶體。一種氮化鍺晶胞的球棍模型如圖，其化學(xué)式為_____，若晶胞長(zhǎng)方體的高為bpm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，晶體的密度為ρ g/cm3，則晶胞底面正方形的邊長(zhǎng)為_______ pm（列出計(jì)算式）。

Answer 1

【答案】A＜C＜B＜D sp3雜化 羥氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵 ＞ N的原子半徑比P小，核對(duì)最外層電子的吸引力較大 [PnO3n+1](n+2)- 原子 Ge3N4 ×1015

【解析】

(1)原子核外電子排布中，如果電子所占的軌道能級(jí)越高，該原子能量越高，據(jù)此判斷；

(2)分子中N原子與3個(gè)原子相連，含有1個(gè)孤電子對(duì)；羥氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵，據(jù)此解答；

(3)根據(jù)原子半徑的大小，結(jié)合核對(duì)最外層電子的吸引力分析判斷；

(4)含有n個(gè)磷原子的多聚磷酸根離子，相當(dāng)于是n個(gè)磷酸根離子中去掉了(n-1)氧原子，可以得出P與O原子關(guān)系，化合價(jià)代數(shù)和等于離子所帶電荷；

(5)根據(jù)氮化鍺具有耐腐蝕、硬度高等優(yōu)點(diǎn)判斷晶體類(lèi)型；根據(jù)分?jǐn)偡ㄓ?jì)算晶胞中含有的鍺原子和氮原子數(shù)目，據(jù)此書(shū)寫(xiě)氮化鍺的化學(xué)式；結(jié)合密度的計(jì)算公式分析解答。

(1)原子核外電子排布中，如果電子所占的軌道能級(jí)越高，該原子能量越高，軌道能量：1s＜2s＜2p，根據(jù)占據(jù)2p軌道電子的數(shù)目可知，A能量最低，D能量最高，根據(jù)占據(jù)2s軌道電子的數(shù)目可知，能量B＞C，因此能量由低到高的順序是A＜C＜B＜D，故答案為：A＜C＜B＜D；

(2)羥氨(NH2OH)可看成是氨分子內(nèi)的一個(gè)氫原子被羥基取代的衍生物，分子中N原子與3個(gè)原子相連，含有1個(gè)孤電子對(duì)，采用sp3雜化；羥氨易溶于水，是因?yàn)榱u氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵，故答案為：sp3雜化；羥氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵；

(3)N的原子半徑比P小，核對(duì)最外層電子的吸引力較大，因此第一電離能I1(N)＞I1(P) ，故答案為：＞；N的原子半徑比P小，核對(duì)最外層電子的吸引力較大；

(4)含有n個(gè)P原子的多聚磷酸根離子，相當(dāng)于是n個(gè)磷酸根離子中去掉了(n-1)氧原子，O原子數(shù)目=3n-(n-1)=3n+1，所帶電荷為(-2)×(3n+1)+5n=-(n+2)，故由n個(gè)磷氧四面體形成的這類(lèi)磷酸根離子的通式為：[PnO3n+1](2+n)-，故答案為：[PnO3n+1](2+n)-；

(5)氮化鍺具有耐腐蝕、硬度高等優(yōu)點(diǎn)，符合原子晶體的特征，因此氮化鍺屬于原子晶體；晶胞中含有的鍺原子數(shù)目=10×+4×=6，氮原子數(shù)目=8，因此氮化鍺的化學(xué)式為Ge3N4；

設(shè)晶胞底面正方形的邊長(zhǎng)為x pm，因?yàn)榫О�的質(zhì)量=g，晶胞的體積=x2b pm3，則ρ g/cm3=，因此x2=×1030，解得x=×1015，故答案為：×1015。