Question

【題目】氮、磷、硫、氯元素在科研與生產(chǎn)中也有許多重要的用途。請(qǐng)回答下列問題：

（1）磷原子在成鍵時(shí)，能將一個(gè)3s電子激發(fā)進(jìn)入3d能級(jí)而參加成鍵，寫出該激發(fā)態(tài)原子的核外電子排布式________ 。

（2）N和P都有+5價(jià)，PCl5能形成離子型晶體，晶格中含有[PCl4]+和[PCl6]－，則[PCl4]+空間構(gòu)型為___________。但NCl5不存在，其原因是___________________。

（3）N、P兩種元素都能形成多種氣態(tài)氫化物。聯(lián)氨（N2H4)為二元弱堿，在水中的電離與氨相似，寫出聯(lián)氨在水中第一步電離方程式_______________________。

（4）①請(qǐng)推測(cè)①HC1O4、②H5IO6[可寫成(HO)5IO]、③HIO4三種物質(zhì)的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?/span>_________(填序號(hào))。

②已知一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Na2O+NaCl=Na3OCl，該反應(yīng)過程中破壞和形成的化學(xué)鍵有_________。

（5）復(fù)雜磷酸鹽有直鏈多磷酸鹽（如圖b）和環(huán)狀偏磷酸鹽（如圖c）。其酸根陰離子都是由磷氧四面體（圖a）通過共用氧原子連接而成。直鏈多磷酸鹽的酸根離子（圖b）中，磷原子和氧原子的原子個(gè)數(shù)比為n：____；含3個(gè)磷原子的環(huán)狀偏磷酸鹽的酸根離子（圖c）的化學(xué)式為_____。

（6）多原子分子中各原子若在同一平面，且有互相平行的p軌道，則p電子可在多個(gè)原子間運(yùn)動(dòng)，形成離域π鍵。分子中的π鍵可用符號(hào)Π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)，如苯分子中的大π鍵可表示為Π，則SO2中的大π鍵應(yīng)表示為___________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s13p33d1（或[Ne] 3s13p33d1） 正四面體 N原子最外層沒有d軌道 N2H4·H2O ≒ N2H5++OH—（或N2H4+H2O ≒ N2H5++OH—） ①③② 離子鍵 3n＋1 P3O93－

【解析】

本題考查了核外電子排布式，最高價(jià)含氧酸酸性大小，大Π鍵以及確定化學(xué)式等物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)知識(shí)，難度適中。

（1）P原子基態(tài)電子排布式為[Ne]3s23p3，磷原子在成鍵時(shí)，能將一個(gè)3s電子激發(fā)進(jìn)入3d能級(jí)而參加成鍵，寫出該激發(fā)態(tài)原子的核外電子排布式[Ne]3s13p33d1。

（2）[PCl4]+中P原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+1/2(5-1-4×1)=4，采取sp3雜化，因而其空間構(gòu)型為正四面體；P原子半徑比N原子大且有可以利用的3d空軌道采取sp3d雜化，P原子周圍可容納較多的配位體形成較高配位數(shù)的化合物；N原子半徑小沒有可以利用的3d空軌道，配位數(shù)只能達(dá)到4，因此PCl5存在但NCl5不存在。

（3）氨在水中的電離方程式為NH3+H2ONH4++OH-，而聯(lián)氨（N2H4)為二元弱堿，在水中的電離與氨相似，故聯(lián)氨在水中第一步電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-。

（4）①由于非金屬性Cl＞Br＞I，非金屬性越強(qiáng)，則對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的酸性越強(qiáng)，則①的酸性最強(qiáng)。在②③中都是碘元素的含氧酸，非羥基氧個(gè)數(shù)越多，酸性越強(qiáng)，則酸性為③＞②，故三種物質(zhì)的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)棰佗邰凇?/span>

②反應(yīng)物和生成物均是離子化合物，且只含離子鍵，因而該反應(yīng)過程中破壞和形成的化學(xué)鍵為離子鍵。

（5）由圖可知，直鏈多磷酸鹽的酸根離子（圖b）中，每個(gè)P原子占有兩個(gè)O原子，另有兩個(gè)氧原子與另一個(gè)磷原子共用占一半，最后首尾兩個(gè)氧原子各一半為整個(gè)分子的，故磷原子和氧原子的原子個(gè)數(shù)比為n：3n+1；圖c中，有3個(gè)P原子，和9個(gè)O原子，P的化合價(jià)為+5，O的化合價(jià)為-2，該離子所帶電荷為(+5)×3+(-2)×9=-3，因而該化學(xué)式為P3O93-。

（6）SO2是sp2雜化，有一個(gè)未參與雜化的p軌道（假設(shè)為pz），其中有一對(duì)孤電子對(duì)。而氧的三個(gè)p軌道中有2個(gè)單電子,其中一個(gè)參與成鍵,另外一個(gè)未參與成鍵的p軌道，因?yàn)橛?/span>2個(gè)氧，所以一共有相互平行的3個(gè)p軌道（包含pz），其中有4個(gè)電子（S提供2個(gè)，氧各1個(gè)），因此形成鍵。