Question

12．物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)．
（1）氮族元素包括N、P、As、Sb和Bi五種元素．
①基態(tài)N原子的價(jià)電子排布圖為．
②下列關(guān)于氮族元素的說(shuō)法正確的是d．
a．N₂可用于填充霓虹燈．其發(fā)光原理是電子從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，以光的形式釋放能量
b．P、N、S三種元素的第一電離能由大到小的順序是：P＞S＞N
c．基態(tài)As原子中，電子占據(jù)的最高能級(jí)為4d
d．Bi原子中最外層有5個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子
（2）金剛石和石墨是碳元素的兩種常見(jiàn)單質(zhì)，下列敘述中正確的有ac
a．金剛石中碳原子的雜化類(lèi)型為sp³雜化，石墨中碳原子的雜化類(lèi)型為sp²
b．晶體中共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)：金剛石中C-C＜石墨中C-C；
c．晶體的熔點(diǎn)：金剛石＜石墨
d．晶體中共價(jià)鍵的鍵角：金剛石＞石墨
（3）某石蕊的分子結(jié)構(gòu)如圖所示．
①石蕊分子所含元素中，基態(tài)原子2p軌道有兩個(gè)成單電子的是碳、氧（填元素名稱(chēng)）； 由其中兩種元素形成的三角錐構(gòu)型的一價(jià)陽(yáng)離子是H₃O⁺（填化學(xué)式）；
②該石蕊易溶解于水，分析可能的原因是石蕊分子中含有-OH和-NH₂，均能與H₂O形成氫鍵；由結(jié)構(gòu)知，該分子為極性分子，根據(jù)相似相溶原理，易溶于水．

Answer 1

分析 （1）①N原子核外價(jià)電子數(shù)為5，處于2p能級(jí)上的3個(gè)電子應(yīng)盡可能分占3個(gè)不同2p原子軌道，且自旋狀態(tài)相同；
②a．根據(jù)能量守恒和電子能級(jí)躍遷原理，只有當(dāng)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道，才能以光的形式釋放能量，據(jù)此判斷；
b．同周期自左而右元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)，但ⅡA族最外層為ns能級(jí)容納2個(gè)電子，為全滿(mǎn)確定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，ⅤA族np能級(jí)容納3的電子，為半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能也高于同周期相鄰元素，同主族自上而下電離能降低；
c．基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，據(jù)此作判斷；
d．Bi原子為第ⅤA族第六周期，它的最外層的電子排布為：6s²6p³，處于不同軌道；
（2）A．金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，構(gòu)成正四面體；P石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合，形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)；
B．sp²雜化中，s軌道的成分比sp³雜化更多，而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價(jià)鍵更短；
C．鍵長(zhǎng)越短，鍵越牢固；
D．金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，構(gòu)成正四面體，石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子成鍵，形成正六角形的平面層狀結(jié)構(gòu)．
（3）①石蕊分子所含元素中，基態(tài)原子2p軌道有兩個(gè)成單電子的是C或O元素；由其中兩種元素形成的三角錐構(gòu)型的一價(jià)陽(yáng)離子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有一個(gè)孤電子對(duì)；
②氫鍵的存在導(dǎo)致物質(zhì)的溶解性增大，再結(jié)合相似相溶原理分析．

解答 解：（1）①N原子核外價(jià)電子數(shù)為5，分別位于2s、2p軌道，其價(jià)電子排布圖為，故答案為：；
②a．根據(jù)能量守恒和電子能級(jí)躍遷原理，只有當(dāng)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道，才能以光的形式釋放能量，故a錯(cuò)誤；
b．根據(jù)元素周期律，P、S兩種元素位于同一周期，但P最外層處于半充滿(mǎn)狀態(tài)，第一電離能：S＜P，P、N兩種元素位于同一主族，第一電離能：P＜N，故b正確；
c．基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，電子占據(jù)的最高能級(jí)為4p，故c錯(cuò)誤；
d．Bi原子為第ⅤA族第六周期，它的最外層的電子排布為：6s²6p³，處于不同軌道，5個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，故d正確；
故答案為：d；
（2）a．金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，構(gòu)成正四面體，碳原子的雜化類(lèi)型為sp³雜化；石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合，形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化類(lèi)型為sp²雜化，故a正確；
b．sp²雜化中，s軌道的成分比sp³雜化更多，而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價(jià)鍵更短，更牢固，即石墨的層內(nèi)C-C鍵長(zhǎng)＜金剛石中C-C鍵長(zhǎng)，故b錯(cuò)誤；
c．石墨的層內(nèi)共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比金剛石的鍵長(zhǎng)短，作用力更大，破壞化學(xué)鍵需要更大能量，所以晶體的熔點(diǎn)金剛石＜石墨，故c正確；
d．金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，構(gòu)成正四面體，鍵角為109°28′，石墨中的碳原子用sp²雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合，形成正六角形的平面層狀結(jié)構(gòu)，鍵角為120°，故d錯(cuò)誤．
故選：ac．
（3）①石蕊分子所含元素中，基態(tài)原子2p軌道有兩個(gè)成單電子的是C、O元素；由其中兩種元素形成的三角錐構(gòu)型的一價(jià)陽(yáng)離子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，該微粒為H₃O⁺，故答案為：碳 氧；H₃O⁺；
②石蕊分子中含有-OH和-NH₂，均能與H₂O形成氫鍵，氫鍵的存在導(dǎo)致物質(zhì)的溶解性增大；由結(jié)構(gòu)知，該分子為極性分子，根據(jù)相似相溶原理，石蕊易溶于水，
故答案為：石蕊分子中含有-OH和-NH₂，均能與H₂O形成氫鍵；由結(jié)構(gòu)知，該分子為極性分子，根據(jù)相似相溶原理，易溶于水．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了元素周期律、分子結(jié)構(gòu)、晶體類(lèi)型與熔沸點(diǎn)高低判斷、晶體結(jié)構(gòu)、雜化類(lèi)型的判斷等，中等難度，注意把握金剛石和石墨的晶胞圖，需要學(xué)生具備空間想象能力，知道相似相溶原理及氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響等知識(shí)點(diǎn)，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．