Question

13．氮族元素的單質(zhì)及其化合物在農(nóng)藥、化肥等方面有重要應(yīng)用．我們可以利用物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)知識去認識和利用它們，
（1）基態(tài)磷原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³；等物質(zhì)的量的NH₃和N₂混合氣體中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為2：1．
（2）N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為N＞P＞As．
 （3）光化學(xué)煙霧易在PM2.5塵粒的催化作用下形成，光化學(xué)煙霧中含有NO_x、
O₃、CH₂=CHCHO、HCOOH等二次污染物．下列說法正確的是ABD．
A．N₂O與CO₂互為等電子體，其結(jié)構(gòu)式為N=N=O
B．O₃的沸點大于O₂
C．N₂O結(jié)構(gòu)式可表示為N=N=O，中心氮原子的雜化軌道類型為sp²、sp³
D．HCOOH在水中溶解度大的原因與氫鍵有關(guān)
（4）六方氮化硼在高溫高壓下可轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞邊長為dcm，該晶胞中含有4個氮原子、4個硼原子．
（5）N與砷（As）是同族元素，B與鎵（Ga）是同族元素，立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)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apm（1pm=10^-12m），則其密度為$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3　（用含a的式子表示，設(shè)N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值）．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)N原子價電子排布式為2s²2p³，根據(jù)洪特規(guī)則、泡利原理畫出價電子軌道排布圖；NH₃分子含有3個σ鍵，N₂分子結(jié)構(gòu)式為N≡N，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
（2）元素的非金屬性越強，其得電子能力越強，失電子能力越弱，則第一電離能越大；
（3）A．原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微�；�為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
B．均形成分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強，沸點越高；
C．CH₂=CHCHO分子中碳原子均形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為3；
D．HCOOH在水中與水分子之間形成氫鍵；
（4）晶胞中N原子數(shù)目為4，B原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4；
（5）立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)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(jù)均攤法計算晶胞中As、Ga原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）磷屬于15好元素，根據(jù)構(gòu)造原理基態(tài)磷原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³，1molNH₃含有3molσ鍵，1molN₂含有1molσ鍵和2molπ鍵，混合氣體中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為2：1，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p³；
（2）同一主族元素中，元素的金屬性隨著原子序數(shù)的增大而增強，失電子能力增強，也就是越容易失電子，電離能越小，則第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以這幾種元素第一電離能大小順序是N＞P＞As，故答案為：N＞P＞As；
（3）A．N₂O與CO₂分子均含有3個原子、價電子數(shù)均為16，二者互為等電子體，N₂O的結(jié)構(gòu)式為N=N=O，故A正確；
B．O₃、O₂均形成分子晶體，O₃的相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力更強，故O₃的沸點大于O₂，故B正確；
C．CH₂=CHCHO分子中碳原子均形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為3，碳原子采取sp²雜化，故C錯誤；
D．HCOOH在水中與水分子之間形成氫鍵，故HCOOH在水中溶解度大，故D正確，
故答案為：ABD；
（4）晶胞中N原子數(shù)目為4，B原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故答案為：4；4；
（5）立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)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(shù)目均為4，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g，晶胞密度為4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：氮化硼；$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、化學(xué)鍵、雜化方式、晶體類型與性質(zhì)、晶胞計算等，注意對基礎(chǔ)知識的理解掌握．