Question

【題目】氮(N)、磷(P)、砷(As)等VA族元素化合物在研究和生產(chǎn)中有重要用途。如我國科研人員研究發(fā)現(xiàn)As2O3(或?qū)懗?/span>As4O6，俗稱砒霜)對(duì)白血病有明顯的治療作用回答下列問題：

（1）As原子的核外電子排布式為_________________；P的第一電離能比S大的原因?yàn)?/span>_______________

（2）寫出一種與CNˉ互為等電子體的粒子________(用化學(xué)式表示)；(SCN)2分子中σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)比為___________

（3）砒霜?jiǎng)《�，可用石灰消毒生�?/span>AsO33-和少量AsO43-，其中AsO33-中As的雜化方式為__________，AsO43-的空間構(gòu)型為___________

（4）NH4+中H一N一H的鍵角比NH3中H 一N一H的鍵角大的原因是__________；NH3和水分子與銅離子形成的化合物中陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)(如下圖I)，該化合物加熱時(shí)首先失去水，請(qǐng)從原子結(jié)構(gòu)角度加以分析：__________

（5）BN的熔點(diǎn)為3000℃，密度為2.25g·cm-3，其晶胞結(jié)構(gòu)如上圖Ⅱ所示，晶體中一個(gè)B原子周圍距離最近的N原子有__________個(gè)；若原子半徑分別為rNpm和rBpm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則BN晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為__________

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 P的p能級(jí)是半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以第一電離能比硫大 CO或N2 5:4 sp3 正四面體 NH4+中的氮原子上均為成鍵電子，而NH3分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子與成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子與成鍵電子之間的排斥力，導(dǎo)致NH4+中H-N-H的鍵角比NH3中大 由于O原子半徑小，電負(fù)性大，提供孤對(duì)電子能力比N原子弱，故水分子形成的配位鍵弱于氨分子 4

【解析】試題分析：本題考查原子核外電子排布式的書寫，第一電離能的比較，等電子體，σ鍵和π鍵的判斷，雜化方式和空間構(gòu)型的判斷，晶體的分析和計(jì)算。

（1）As原子核外有33個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar] 3d104s24p3。P和S都處于第三周期，S的價(jià)電子排布式為3s23p4，P的價(jià)電子排布式為3s23p3，P的3p能級(jí)處于半充滿，比較穩(wěn)定，P的第一電離能比S的大。

（2）用“替代法”，與CN-互為等電子體的粒子有CO、N2、C22-等。（SCN）2的結(jié)構(gòu)式為NC—S—S—CN，單鍵全是σ鍵，三鍵中有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，（SCN）2分子中有5個(gè)σ鍵、4個(gè)π鍵，σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)比為5:4。

（3）AsO33-中As上的孤電子對(duì)數(shù)=（5+3-32）=1，成鍵電子對(duì)數(shù)為3，As的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為1+3=4，As的雜化方式為sp3雜化。AsO43-中As上的孤電子對(duì)數(shù)=（5+3-42）=0，成鍵電子對(duì)數(shù)為4，As的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0+4=4，AsO43-的VSEPR模型為正四面體，由于沒有孤電子對(duì)，AsO43-的空間構(gòu)型為正四面體。

（4）NH4+中H—N—H的鍵角比NH3中H—N—H的鍵角大的原因是：NH4+中的氮原子上均為成鍵電子，而NH3分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子與成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子與成鍵電子之間的排斥力，導(dǎo)致NH4+中H-N-H的鍵角比NH3中大。NH3和水分子與銅離子形成的化合物中陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)，該化合物加熱時(shí)首先失去水，說明水分子與Cu2+形成的配位鍵弱于NH3分子，原因是：O原子半徑小，電負(fù)性大，提供孤對(duì)電子能力比N原子弱，故水分子與Cu2+形成的配位鍵弱于氨分子。

（5）用“均攤法”，B：8+6=4，N：4，該晶體的化學(xué)式為BN，根據(jù)晶胞，晶體中一個(gè)N原子周圍距離最近的B原子有4個(gè)，則一個(gè)B原子周圍距離最近的N原子有4個(gè)。一個(gè)晶胞中原子的體積為4（πrN3+πrB3）pm3=4（πrN3+πrB3）10-30cm3，1mol晶體的質(zhì)量為25g，1mol晶體的體積為25g2.25g/cm3，晶胞的體積為4（25g2.25g/cm3NA），BN晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為4（πrN3+πrB3）10-30cm3[4（25g2.25g/cm3NA）]=。