Question

【題目】(選修三——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）氮和磷元素的單質(zhì)和化合物在農(nóng)藥生產(chǎn)及工業(yè)制造業(yè)等領(lǐng)域用途非常廣泛，請根據(jù)提示回答下列問題：

(l)科學(xué)家合成了一種陽離子為“N5n+”、其結(jié)構(gòu)是對稱的，5個(gè)N排成“V”形，每個(gè)N原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且含有2個(gè)氮氮三鍵；此后又合成了一種含有“N5n+”化學(xué)式分“N8”的離子晶體，其電子式為__________________，其中的陰離子的空間構(gòu)型為_________。

(2)2001年德國專家從硫酸錢中檢出一種組成為N4H4(SO4)2的物質(zhì)，經(jīng)測定，該物質(zhì)易溶于水，在水中以SO42-和N4H44+兩種離子的形式存在。N4H44+根系易吸收，但它遇到堿時(shí)會(huì)生成類似白磷的N4分子，不能被植物吸收。1個(gè)N4H44+中含有______個(gè)σ鍵。

(3)氨(NH3)和膦(PH3)是兩種三角錐形氣態(tài)氫化物，其鍵角分別為107°和93.6°，試分析PH3的鍵角小于NH3的原因_________________________。

(4)P4S3可用于制造火柴，其分子結(jié)構(gòu)如圖l所示。

①P4S3分子中硫原子的雜化軌道類型為_______。

②每個(gè)P4S3分子中含孤電子對的數(shù)月為_______。

(5)某種磁性氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，該化合物的化學(xué)式為______。若晶胞底邊長為a nm，高為c nm，則這種磁性氮化鐵的晶體密度為_______g/㎝3(用含a c和NA的式子表示)

(6)高溫超導(dǎo)材料，是具有高臨界轉(zhuǎn)變溫度(Te)能在液氮溫度度條件下工作的超導(dǎo)材料。高溫超導(dǎo)材料鑭鋇銅氧化物中含有Cu3+�；鶓B(tài)時(shí)Cu3+的電子排布式為[Ar]______；化合物中，稀土元素最常見的化合價(jià)是＋3 ，但也有少數(shù)的稀土元素可以顯示＋4價(jià)，觀察下面四種稀土元素的電離能數(shù)據(jù)，判斷最有可能顯示＋4價(jià)的稀土元素是_____________。

幾種稀土元素的電離能(單位：KJ/mol)

元素	I1	I2	I3	I4
Se(鈧)	633	1235	2389	7019
Y(銥)	616	1181	1980	5963
La(鑭)	538	1067	1850	4819
Ce(鈰)	527	1047	1949	3547

Answer 1

【答案】 直線型 10 N的電負(fù)性強(qiáng)于p，對成鍵電子對吸引能力更強(qiáng)，成鍵電子對離中心原子更近，成鍵電子對之間距離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而PH3的鍵角小于NH3。

或者：氮原子電負(fù)性強(qiáng)于磷原子，PH3中P周圍的電子密度小于NH3中N周圍的電子密度, 故PH的鍵角小于NH3 sp3 10 Fe3N 3d8 【答題空10】Ce

【解析】(l)N5結(jié)構(gòu)是對稱的，5個(gè)N排成V形，5個(gè)N結(jié)合后都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，且含有2個(gè)N≡N鍵，滿足條件的結(jié)構(gòu)為：，故“N5”帶一個(gè)單位正電荷。因此化學(xué)式分“N8”的離子晶體是由N5+和N3－形成的，電子式為。其中的陰離子和CO2互為等電子體，則其空間構(gòu)型為直線形。(2)N4與白磷的結(jié)構(gòu)類似為三角錐形，因此N4H44+的結(jié)構(gòu)式為，所以1個(gè)N4H44+中含有10個(gè)σ鍵。 (3)由于N的電負(fù)性強(qiáng)于p，對成鍵電子對吸引能力更強(qiáng)，成鍵電子對離中心原子更近，成鍵電子對之間距離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而PH3的鍵角小于NH3。(4)①P4S3分子中硫原子的價(jià)層電子對數(shù)是4，含有2對孤對電子，雜化軌道類型為sp3。②分子中每個(gè)P含有1對孤對電子，每個(gè)S含有2對孤對電子，則每個(gè)P4S3分子中含孤電子對的數(shù)為4×1+3×2＝10。(5)根據(jù)均攤法在氮化鐵晶胞中，含有N原子數(shù)為2，Fe原子數(shù)為2×1/2+12×1/6+3=6，所以氮化鐵的化學(xué)式Fe3N；若晶胞底邊長為a nm，高為c nm，則晶胞的體積是 ，所以這種磁性氮化鐵的晶體密度為g/㎝3；(6)銅的原子序數(shù)是29，基態(tài)時(shí)Cu3+的電子排布式為[Ar] 3d8；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知Ce的第三電離能與第四電離能相差最小，所以最有可能顯示＋4價(jià)的稀土元素是Ce。