Question

6．氮族元素化合物在醫(yī)藥、納米材料制備中應用廣泛．
（1）P元素的基態(tài)電子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³
（2）白磷的分子式為P₄，其結構如圖1所示，科學家目前合成了 N₄分子，N 原子的雜化軌道類型是sp³，N-N-N 鍵的鍵角為60°；

（3）N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為N＞P＞As．
（4）HNO₃、HNO₂是氮元素形成的含氧酸，酸性較強的是HNO₃，酸根中沒有孤對電子的是NO₃^-，NO₂^-價電子構型是平面三角形．
（5）立方氮化硼晶體的結構如圖2所示：N與As是同族元素，B與Ga是同族元素，立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結構類似，兩種晶體中熔點較高的是氮化硼；立方砷化鎵晶體的晶胞邊長為a pm，則其密度為$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}．{a}^{3}}$g•cm^-3（用含a的式子表示，設NA為阿伏加德羅常數的值）．

Answer 1

分析 （1）P原子核外有15個電子，根據構造原理書寫基態(tài)P原子核外電子排布式；
（2）N₄分子中每個N原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化方式；該分子結構和白磷分子結構相同，為正四面體結構；
（3）同一主族元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而減小；
（4）同一非金屬元素形成的含氧酸中，非羥基O原子個數越多該酸酸性越強，硝酸分子中非羥基氧原子個數大于亞硝酸，所以硝酸酸性較強，硝酸根離子中孤電子對個數=$\frac{5+1-3×2}{2}$=0、亞硝酸根離子中孤電子對個數=$\frac{5+1-2×2}{2}$=1，亞硝酸根離子價層電子對個數=2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3；
（5）立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結構類似，均屬于原子晶體，原子半徑越小，共價鍵越強，晶體熔點越高；根據均攤法計算晶胞中As、Ga原子數目，表示出晶胞質量，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）P原子核外有15個電子，根據構造原理書寫基態(tài)P原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p³；
（2）N₄分子中每個N原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化方式為sp³；該分子結構和白磷分子結構相同，為正四面體結構，鍵角為60°，
故答案為：sp³；60°；
（3）同主族自上而下第一電離能減小，故第一電離能：N＞P＞As，
故答案為：N＞P＞As；
（4）同一非金屬元素形成的含氧酸中，非羥基O原子個數越多該酸酸性越強，硝酸分子中非羥基氧原子個數大于亞硝酸，所以硝酸酸性較強，NO₃^-中孤電子對個數=$\frac{5+1-3×2}{2}$=0、亞硝酸根離子中孤電子對個數=$\frac{5+1-2×2}{2}$=1，亞硝酸根離子價層電子對個數=2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3，NO₂^-價電子構型是平面三角形；
故答案為：HNO₃；NO₃^-；平面三角形；
（5）立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結構類似，均屬于原子晶體，原子半徑N＜As、B＜Ga，故氮化硼中共價鍵更強，氮化硼的晶體熔點更高，晶胞中As、Ga原子數目均為4，晶胞質量為4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g，晶胞密度為4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}．{a}^{3}}$g．cm^-3，
故答案為：氮化硼；$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}．{a}^{3}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式判斷、電離能、晶胞結構與計算、熔沸點比較等，（5）為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象，題目難度中等．