Question

【題目】氮、磷是生物體中不可缺少的元素，它們能形成多種化合物。

(1)基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布圖為___________。

(2)NF3的鍵角小于NH3的原因是__________________。

(3)圖1為硫、磷元素形成的一種分子，分子中每個(gè)原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

①該化合物的分子式為______________，分子中硫原子的雜化軌道類型為____________________。

②磷的第一電離能大于硫的原因是________________________。

(4)PCl5中P—Cl鍵長有198pm和206 pm兩種。PCl5是非極性分子，可作為導(dǎo)電熔體，其原理為PCl5電離為一個(gè)陰離子和一個(gè)陽離子，其中陰離子為正八面體，陽離子為正四面體，陰離子的化學(xué)式為_________________。

(5)磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中a點(diǎn)和c點(diǎn)的原子坐標(biāo)參數(shù)依次為(0，0，0)、(1，，)，則b點(diǎn)的原子坐標(biāo)參數(shù)為_______________；已知該晶胞中距離最近的兩個(gè)磷原子的核間距離為d nm，則該晶體密度為______g·cm-3(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計(jì)算式即可)。

(6)某直鏈多磷酸鈉的陰離子呈如圖3所示的無限單鏈狀結(jié)構(gòu)，其中磷氧四面體通過共用頂角氧原子相連。則該多磷酸鈉的化學(xué)式為________________。

Answer 1

【答案】 F的電負(fù)性大于H，故NF3中N周圍的電子密度小于NH3中N周圍的電子密度 P4S3 sp3 磷原子3p軌道處于半充滿狀態(tài)，不易失去電子 PCl6- (，，) NaPO3或(NaPO3)n

【解析】

(1)基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布式為2s22p3，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則畫出價(jià)電子排布圖；

(2)從元素的電負(fù)性及電子云的密度大小及排斥作用力分析；

(3)①根據(jù)分子示意圖，結(jié)合S、P原子最外層電子數(shù)及形成電子對(duì)數(shù)判斷；從S原子具有的電子對(duì)數(shù)分析其雜化軌道類型；

②原子核外電子所處軌道為全滿、半滿或全空時(shí)體系能量低，穩(wěn)定；

(4)根據(jù)正八面體、正四面體的構(gòu)型分析其電離方式，從而判斷微粒的結(jié)構(gòu)；

(5)根據(jù)a、c點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)可知，以晶胞a點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系，注意到b在該晶胞分成的8個(gè)立方體中的一個(gè)幾何中心上，然后分析、判斷；先計(jì)算每個(gè)晶胞中含有的P、B原子數(shù)，再計(jì)算晶胞的邊長，最后根據(jù)計(jì)算晶胞的密度；

(6) P原子周圍有4個(gè)O原子，其中2個(gè)氧原子分別為2個(gè)四面體結(jié)構(gòu)共用，每個(gè)P與3個(gè)O形成陰離子，且P的化合價(jià)為+5價(jià)，再計(jì)算陰離子化合價(jià)判斷化學(xué)式。

(1)基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布式為2s22p3，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則畫出價(jià)電子排布圖為；

(2) NF3的鍵角小于NH3是由于F的電負(fù)性大于H，故NF3中N周圍的電子密度小于NH3中N周圍的電子密度，排斥作用減弱，故鍵角小；

(3)①P原子最外層有5個(gè)電子，達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)要形成三對(duì)共用電子對(duì)；而S原子P原子最外層有6個(gè)電子，達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)要形成兩對(duì)共用電子對(duì)，所以圖示中黑球表示P原子，白球表示S原子，該物質(zhì)的分子式為P4S3；在P4S3分子中形成2個(gè)共鍵單鍵，且S上有2個(gè)孤電子對(duì)，因此P4S3分子中硫原子的雜化軌道類型為sp3雜化；

②P原子的3p電子處于該軌道的半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以失去一個(gè)電子比電子不處于半滿的穩(wěn)定狀態(tài)需要的能量高，因此磷的第一電離能大于硫；

(4) PCl5是非極性分子，可作為導(dǎo)電熔體，形成一種能導(dǎo)電的熔體，說明生成自由移動(dòng)的陰陽離子，陰離子為正八面體，陽離子為正四面體，正四面體形陽離子為PCl4+、正六面體形陰離子是PCl6-，發(fā)生的電離反應(yīng)式為：2PCl5=PCl4++PCl6-，故陰離子的化學(xué)式為PCl6-；

(5)由a、c兩點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)可知：以晶胞a點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系，將該晶胞等分為8個(gè)小立方體，注意到b點(diǎn)在左下角靠近a點(diǎn)的小立方體的幾何中心上，根據(jù)立體幾何知識(shí)以及對(duì)稱性，不難判斷b的原子坐標(biāo)在各個(gè)坐標(biāo)軸上的分量為，所以其坐標(biāo)參數(shù)為(，，)；在一個(gè)晶胞中含有的B原子數(shù)為4個(gè)，含有的P原子數(shù)為：8×+6×=4，晶胞的質(zhì)量為m=g，該晶胞中距離最近的兩個(gè)磷原子的核間距離為d nm，處于晶胞面對(duì)角線一半的位置，所以晶胞的邊長L=nm=×10-7cm，該晶胞的體積為V=L3=(×10-7cm)3=cm3，因此該晶胞的密度=g/cm3；

(6) P原子周圍有4個(gè)O原子，其中2個(gè)氧原子分別為2個(gè)四面體結(jié)構(gòu)共用，故每個(gè)P完全與3個(gè)O形成陰離子，且P的化合價(jià)為+5價(jià)，陰離子化合價(jià)為+5+3×(-2)= -1，故該該多磷酸鈉的化學(xué)式為(NaPO3)n或?qū)憺?/span>NaPO3。