Question

【化學--選修3：物質結構與性質】
VA族的氮、磷、砷（As）等元素在化合物中常表現出多種氧化態，含VA族元素的化合物在研究和生產中有許多重要用途．請回答下列問題：
（1）白磷單質的中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電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態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為

N＞P＞As

；
（3）As原子序數為

33

，其核外M層和N層電子的排布式為

3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³

；
（4）NH₃的沸點比PH₃

高

（填“高”或“低”），原因是

NH₃分子間存在較強的氫鍵，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，請根據結構與性質的關系解釋：
①H₃PO₄的K₁遠大于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的原因

硝酸中N呈+5價，N-O-H中O的電子更向N偏移，導致其越易電離出氫離子

；
（6）NiO晶體結構與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陽離子核間的距離為

2

2

a

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

1.83×10^-3

g （氧離子的半徑為1.40×10^-10m）

Answer 1

分析：（1）白磷是正四面體結構，每個磷原子含有3個共價鍵和一個孤電子對，根據價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的增大而減小；
（3）砷是33號元素，M層排了18個電子，N層排了5個電子，據此寫出核外M層和N層電子的排布式；
（4）同一主族元素的氫化物中，氫化物的沸點隨著其相對分子質量的增大而增大，但含有氫鍵的氫化物沸點比不含氫鍵的高，根據價層電子對互斥理論確定其空間構型；
（5）含有相同的離子能抑制弱電解質的電離，硝酸與亞硝酸相比，存在一個N對O的配位鍵，因為這個配位鍵，使得N顯更強的正電性，對羥基中H-O鍵的電子云的拉力更大，即極性更大，H更容易以質子的形式離去；
（6）根據氯化鈉的結構知，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，根據圖片知，每個氧化鎳所占的面積=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，每個氧化鎳的質量=

74.7

NA

g，每個氧化鎳的質量乘以每平方米含有的氧化鎳個數就是每平方米含有的氧化鎳質量．

解答：解：（1）白磷分子中，每個磷原子含有3個共價鍵和一個孤電子對，所以其價層電子對是4，采取sp³雜化，
故答案為：sp³；
（2）N、P、As屬于同一主族，且原子序數依次增大，原子序數越大，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）砷的原子序數是33，M層排了18個電子，N層排了5個電子，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）氨氣的沸點高于高PH₃，因為NH₃分子間存在較強的氫鍵，而PH₃分子間僅有較弱的范德華力，導致氨氣的沸點比PH₃高，PO₄^3-離子價層電子對=4+

1

2

（5+3-4×2）=4，且沒有孤電子對，所以其空間構型是正四面體，
故答案為：高，NH₃分子間存在較強的氫鍵，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，N-O-H中O的電子更向N偏移，導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，N-O-H中O的電子更向N偏移，導致其越易電離出氫離子；
（6）根據氯化鈉的結構知，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；
根據圖片知，每個氧化鎳所占的面積=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，則每平方米含有的氧化鎳個數=

1

1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°

，每個氧化鎳的質量=

74.7

NA

g，所以每平方米含有的氧化鎳質量=

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、晶胞的計算等知識點，難度較大，難點是晶胞的計算，注意（6）中氧化鎳化學式的平面結構是平行四邊形，而不是三角形，為易錯點．