Question

【題目】氮、磷、砷同為VA族元素，它們的單質和化合物在生產、生活中有廣泛應用。回答下列問題：

（1）下列有關氮原子電子排布圖中，能量最低和最高的分別為____、___。

a． b．

c． d．

（2）是一種芳環硝化中間體，其中氮原子的雜化軌道類型為____，與互為等電子體的化合物分子是___（任寫一種，填化學式）。

（3）C、N、O是第二周期相鄰的三種非金屬元素，它們的第一電離能由大到小的順序為____；NH3是一種極易溶于水的氣體，其沸點比AsH3的沸點______(填“低”或“高”)，其原因是______。

（4）砷是制造新型半導體的材料，同時砷的化合物又具有較強的毒性。

1918年美國人通過反應：HC≡CH+AsCl3CHCl=CHAsCl2制造出路易斯毒氣。在HC≡CH分子中σ鍵與π鍵數目之比為___；AsCl3分子的空間構型為_____。

（5）2018年7月《Science》報道，BingLv等通過反應：4BI3+As44BAs+6I2合成了具有極高導熱性的半導體新材料BAs。BAs晶胞結構如圖所示：

已知該晶胞參數為a pm，NA表示阿伏加德羅常數，則該晶胞的密度ρ=_____g·cm3（用代數式表示，可不必化簡）。

Answer 1

【答案】a c sp CO2（或N2O、CS2等） N>O>C 高 NH3分子間形成氫鍵，使NH3的沸點反常偏高 3∶2 三角錐形

【解析】

根據核外電子排布規律判斷微粒能量的大小；根據雜化軌道理論及等電子體理論分析軌道雜化類型及分子的空間構型；根據元素性質及核外電子排布規律比較元素第一電離能；根據晶胞結構及題干信息進行相關計算。

（1）氮原子核外有7個電子，a項電子排布能量最低；b項電子排布違背洪特規則；c項中1s能級上電子發生躍遷，能量最高；d項中電子排布違背洪特規則。

故答案為a；c ；

（2）NO2+的結構類似CO2，都是直線型結構，氮原子通過兩個雙鍵與兩個O原子相連，氮原子為sp雜化。與NO2+互為等電子體的化合物有：CO2、CS2或N2O等。

故答案為 sp ； CO2（或N2O、CS2等）；

（3）氮原子由于2p軌道處于半充滿狀態，第一電離能反常偏大，故C、N、O三者的第一電離能由大到小的順序為：N>O>C；氮的電負性強，NH3分子之間形成氫鍵，使其沸點反常偏高；砷的電負性弱，在AsH3分子間不能形成氫鍵，因而AsH3的沸點低。

故答案為N>O>C；高；NH3分子間形成氫鍵，使NH3的沸點反常偏高；

（4）在乙炔分子C≡C中含1個σ鍵2個π鍵，此外CH間還有2個σ鍵，故σ鍵與π鍵數目之比3∶2；AsCl3分子類似NH3的結構，As采取sp3雜化，故分子結構為三角錐形。

故答案為3∶2；三角錐形；

（5）在BAs晶胞中B位于頂點和面心，故1個晶胞中含B的個數=8×+6×=4，As位于晶胞內部有4個，故1個晶胞中含4個BAs；則晶胞質量m=ρ·(a×1010)3=×(11+75) g，故晶胞的密度ρ= g·cm3。

故答案為 。