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，分子中每個原子最外層均達到8電子穩(wěn)定結構。

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，可作為導電熔體，其原理為PCl5電離為一個陰離子和一個陽離子，其中陰離子為正八面體，陽離子為正四面體，陰離子的化學式為_________________。

(5)磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料，其晶胞結構如圖2所示。圖中a點和c點的原子坐標參數(shù)依次為(0，0，0)、(1，，)，則b點的原子坐標參數(shù)為_______________；已知該晶胞中距離最近的兩個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構，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式為________________。

Answer 1

【答案】 F的電負性大于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)氮原子的價電子排布式為2s22p3，結合泡利原理、洪特規(guī)則畫出價電子排布圖；

(2)從元素的電負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，結合S、P原子最外層電子數(shù)及形成電子對數(shù)判斷；從S原子具有的電子對數(shù)分析其雜化軌道類型；

②原子核外電子所處軌道為全滿、半滿或全空時體系能量低，穩(wěn)定；

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

(5)根據(jù)a、c點坐標參數(shù)可知，以晶胞a點為坐標原點建立空間直角坐標系，注意到b在該晶胞分成的8個立方體中的一個幾何中心上，然后分析、判斷；先計算每個晶胞中含有的P、B原子數(shù)，再計算晶胞的邊長，最后根據(jù)計算晶胞的密度；

(6) P原子周圍有4個O原子，其中2個氧原子分別為2個四面體結構共用，每個P與3個O形成陰離子，且P的化合價為+5價，再計算陰離子化合價判斷化學式。

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

(2) NF3的鍵角小于NH3是由于F的電負性大于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�。�

(3)①P原子最外層有5個電子，達到8個電子的穩(wěn)定結構要形成三對共用電子對；而S原子P原子最外層有6個電子，達到8個電子的穩(wěn)定結構要形成兩對共用電子對，所以圖示中黑球表示P原子，白球表示S原子，該物質的分子式為P4S3；在P4S3分子中形成2個共鍵單鍵，且S上有2個孤電子對，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，可作為導電熔體，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰陽離子，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)生的電離反應式為：2PCl5=PCl4++PCl6-，故陰離子的化學式為PCl6-；

(5)由a、c兩點的坐標參數(shù)可知：以晶胞a點為坐標原點建立空間直角坐標系，將該晶胞等分為8個小立方體，注意到b點在左下角靠近a點的小立方體的幾何中心上，根據(jù)立體幾何知識以及對稱性，不難判斷b的原子坐標在各個坐標軸上的分量為，所以其坐標參數(shù)為(，，)；在一個晶胞中含有的B原子數(shù)為4個，含有的P原子數(shù)為：8×+6×=4，晶胞的質量為m=g，該晶胞中距離最近的兩個磷原子的核間距離為d nm，處于晶胞面對角線一半的位置，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O原子，其中2個氧原子分別為2個四面體結構共用，故每個P完全與3個O形成陰離子，且P的化合價為+5價，陰離子化合價為+5+3×(-2)= -1，故該該多磷酸鈉的化學式為(NaPO3)n或寫為NaPO3。