Question

【化學(xué)--選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
VA族的氮、磷、砷（As）等元素在化合物中常表現(xiàn)出多種氧化態(tài)，含VA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．請回答下列問題：
（1）白磷單質(zhì)的中P原子采用的軌道雜化方式是

sp³

；
（2）原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)?!--BA-->

N＞P＞As

；
（3）As原子序數(shù)為

33

，其核外M層和N層電子的排布式為

3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³

；
（4）NH₃的沸點(diǎn)比PH₃

高

（填“高”或“低”），原因是

NH₃分子間存在較強(qiáng)的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的范德華力

．
PO₄^3-離子的立體構(gòu)型為

正四面體

；
（5）H₃PO₄的K₁、K₂、K₃分別為7.6×10^-3、6.3×10^-8、4.4×10^-13．硝酸完全電離，而亞硝酸K=5.1×10^-4，請根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系解釋：
①H₃PO₄的K₁遠(yuǎn)大于K₂的原因

第一步電離出的氫離子抑制第二步的電離

；
②硝酸比亞硝酸酸性強(qiáng)的原因

硝酸中N呈+5價(jià)，N-O-H中O的電子更向N偏移，導(dǎo)致其越易電離出氫離子

；
（6）NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體類似，其晶胞的棱長為a cm，則該晶體中距離最近的兩個(gè)陽離子核間的距離為

2

2

a

cm（用含有a的代數(shù)式表示）．
在一定溫度下NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”（如圖），可以認(rèn)為氧離子作密致單層排列，鎳離子填充其中，列式并計(jì)算每平方米面積上分散的該晶體的質(zhì)量為

1.83×10^-3

g （氧離子的半徑為1.40×10^-10m）

Answer 1

分析：（1）白磷是正四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)磷原子含有3個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對確定其雜化方式；
（2）同一主族中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而減�。�
（3）砷是33號元素，M層排了18個(gè)電子，N層排了5個(gè)電子，據(jù)此寫出核外M層和N層電子的排布式；
（4）同一主族元素的氫化物中，氫化物的沸點(diǎn)隨著其相對分子質(zhì)量的增大而增大，但含有氫鍵的氫化物沸點(diǎn)比不含氫鍵的高，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（5）含有相同的離子能抑制弱電解質(zhì)的電離，硝酸與亞硝酸相比，存在一個(gè)N對O的配位鍵，因?yàn)檫@個(gè)配位鍵，使得N顯更強(qiáng)的正電性，對羥基中H-O鍵的電子云的拉力更大，即極性更大，H更容易以質(zhì)子的形式離去；
（6）根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)知，氧離子和相鄰的鎳離子之間的距離為

1

2

a，距離最近的兩個(gè)陽離子核間的距離是距離最近的氧離子和鎳離子距離的

2

倍，根據(jù)圖片知，每個(gè)氧化鎳所占的面積=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量=

74.7

NA

g，每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量乘以每平方米含有的氧化鎳個(gè)數(shù)就是每平方米含有的氧化鎳質(zhì)量．

解答：解：（1）白磷分子中，每個(gè)磷原子含有3個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)孤電子對，所以其價(jià)層電子對是4，采取sp³雜化，
故答案為：sp³；
（2）N、P、As屬于同一主族，且原子序數(shù)依次增大，原子序數(shù)越大，其最外層電子越容易失去，其電離電離能越小，所以這三種元素的第一電離能大小順序是N＞P＞As，故答案為：N＞P＞As；
（3）砷的原子序數(shù)是33，M層排了18個(gè)電子，N層排了5個(gè)電子，所以其核外M層和N層電子的排布式為3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為：33，3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（4）氨氣的沸點(diǎn)高于高PH₃，因?yàn)镹H₃分子間存在較強(qiáng)的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的范德華力，導(dǎo)致氨氣的沸點(diǎn)比PH₃高，PO₄^3-離子價(jià)層電子對=4+

1

2

（5+3-4×2）=4，且沒有孤電子對，所以其空間構(gòu)型是正四面體，
故答案為：高，NH₃分子間存在較強(qiáng)的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的范德華力，正四面體；
（5）①磷酸能分步電離，第一步電離出的氫離子抑制了第二步電離，所以H₃PO₄的K₁遠(yuǎn)大于K₂，
故答案為：第一步電離出的氫離子抑制第二步的電離；
②硝酸中N呈+5價(jià)，N-O-H中O的電子更向N偏移，導(dǎo)致其越易電離出氫離子，則酸性較大，
故答案為：硝酸中N呈+5價(jià)，N-O-H中O的電子更向N偏移，導(dǎo)致其越易電離出氫離子；
（6）根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)知，氧離子和相鄰的鎳離子之間的距離為

1

2

a，距離最近的兩個(gè)陽離子核間的距離是距離最近的氧離子和鎳離子距離的

2

倍，所以其距離是

2

2

acm；
根據(jù)圖片知，每個(gè)氧化鎳所占的面積=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，則每平方米含有的氧化鎳個(gè)數(shù)=

1

1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°

，每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量=

74.7

NA

g，所以每平方米含有的氧化鎳質(zhì)量=

74.7

NA

×

1

1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°

=

74.7

6.02×1023×(2×1.40×10-10)2Sin600

=1.83×10-3，
故答案為：

2

2

a，

74.7

6.02×1023×(2×1.40×10-10)2Sin600

=1.83×10-3．

點(diǎn)評：本題考查較綜合，涉及電子排布式的書寫、雜化方式的判斷、晶胞的計(jì)算等知識點(diǎn)，難度較大，難點(diǎn)是晶胞的計(jì)算，注意（6）中氧化鎳化學(xué)式的平面結(jié)構(gòu)是平行四邊形，而不是三角形，為易錯(cuò)點(diǎn)．