Question

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

（1）磷原子在成鍵時，能將一個3s電子激發進入3d能級而參加成鍵，寫出該激發態原子的核外電子排布式________ 。

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

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

（4）①請推測①HC1O4、②H5IO6[可寫成(HO)5IO]、③HIO4三種物質的酸性由強到弱的順序為_________(填序號)。

②已知一定條件下發生反應：Na2O+NaCl=Na3OCl，該反應過程中破壞和形成的化學鍵有_________。

（5）復雜磷酸鹽有直鏈多磷酸鹽（如圖b）和環狀偏磷酸鹽（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數比為n：____；含3個磷原子的環狀偏磷酸鹽的酸根離子（圖c）的化學式為_____。

（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電子可在多個原子間運動，形成離域π鍵。分子中的π鍵可用符號Π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數，如苯分子中的大π鍵可表示為Π，則SO2中的大π鍵應表示為___________。

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，最高價含氧酸酸性大小，大Π鍵以及確定化學式等物質結構與性質的相關知識，難度適中。

（1）P原子基態電子排布式為[Ne]3s23p3，磷原子在成鍵時，能將一個3s電子激發進入3d能級而參加成鍵，寫出該激發態原子的核外電子排布式[Ne]3s13p33d1。

（2）[PCl4]+中P原子的價層電子對數=4+1/2(5-1-4×1)=4，采取sp3雜化，因而其空間構型為正四面體；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的化合物；N原子半徑小沒有可以利用的3d空軌道，配位數只能達到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-，而聯氨（N2H4)為二元弱堿，在水中的電離與氨相似，故聯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，則對應的最高價氧化物的酸性越強，則①的酸性最強。在②③中都是碘元素的含氧酸，非羥基氧個數越多，酸性越強，則酸性為③＞②，故三種物質的酸性由強到弱的順序為①③②。

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

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

（6）SO2是sp2雜化，有一個未參與雜化的p軌道（假設為pz），其中有一對孤電子對。而氧的三個p軌道中有2個單電子,其中一個參與成鍵,另外一個未參與成鍵的p軌道，因為有2個氧，所以一共有相互平行的3個p軌道（包含pz），其中有4個電子（S提供2個，氧各1個），因此形成鍵。