Question

【題目】氮的化合物在農(nóng)藥生產(chǎn)及工業(yè)制造業(yè)等領(lǐng)域用途非常廣泛，請(qǐng)根據(jù)提示回答下列相關(guān)問(wèn)題：

（1）基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布式為__________________，碳、氮、氧元素的第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>_________________（用元素符號(hào)表示）。

（2）NH4Cl中氮原子的雜化方式為____________，與NH4＋互為等電子體的一種非極性分子的化學(xué)式為_______________。

（3）NH4Cl受熱易分解產(chǎn)生氨氣，向CuSO4溶液中通入氨氣至過(guò)量，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，隨后沉淀溶解得到深藍(lán)色溶液，該溶液中存在的配離子的結(jié)構(gòu)式為___________________。

（4）氨（NH3）和膦（PH3）是兩種三角錐形氣態(tài)氫化物，其鍵角分別為107°和93.6°，試分析PH3的鍵角小于NH3的原因__________________________________________________。

（5）第VA族氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)如下圖所示，試解釋沸點(diǎn)PH33，PH333的原因____________________________________________________________________。

（6）氮化鎵是具有重要應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體，其部分晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，每個(gè)晶胞中Ga原子個(gè)數(shù)為____個(gè)，若晶胞底邊長(zhǎng)為a nm，高為c nm，則氮化鎵的晶體密度為___________g/cm3

（用含a、c的代數(shù)式表示，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示）。

Answer 1

【答案】 2s22p3 C＜O＜N sp3 CH4 N的電負(fù)性強(qiáng)于P，對(duì)成鍵電子對(duì)吸引能力更強(qiáng)，成鍵電子對(duì)離中心原子更近，成鍵電子對(duì)之間距離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而PH3的鍵角小于NH3。 NH3分子間存在氫鍵、分子結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量不斷增大，分子間作用力不斷增強(qiáng) 6 g/cm3

【解析】（1）氮元素的核電荷數(shù)為7，其原子最外層有5個(gè)電子，則基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布式為2s22p3，碳、氮、氧元素均為第二周期主族元素，第一電離呈增大趨勢(shì)，但氮的2p軌道為半充滿結(jié)構(gòu)，相對(duì)穩(wěn)定，第一電離偏大，則三種元素的第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>C＜O＜N；

（2）NH4+離子中價(jià)層電子對(duì)=4+=4，所以中心原子原子軌道為sp3雜化，其VSEPR模型為正四面體，該離子中含有不孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為正四面體，NH4+中電子數(shù)為：7+4-1=10，原子數(shù)為5，CH4中電子數(shù)為：6+4=10，原子數(shù)為5，和NH4+是等電子體；

（3）向CuSO4的水溶液中逐滴加入氨水，離子方程式為：Cu2++2NH3H2O=Cu（OH）2↓+2H2O，至過(guò)量，觀察到溶液由天藍(lán)色最終變?yōu)樯钏{(lán)色，生成[Cu（NH3）4]2+，反應(yīng)的離子方程式為：Cu（OH）2+4NH3H2O=[Cu（NH3）4]2++2OH-+4H2O，[Cu（NH3）4]2+的結(jié)構(gòu)式為；

（4）氨（NH3）和膦（PH3）是等電子體結(jié)構(gòu)相似，但N的電負(fù)性強(qiáng)于P，對(duì)成鍵電子對(duì)吸引能力更強(qiáng)，成鍵電子對(duì)離中心原子更近，成鍵電子對(duì)之間距離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而PH3的鍵角小于NH3。

（5）第VA族氣態(tài)氫化物結(jié)構(gòu)相似，均為分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，沸點(diǎn)越高，但NH3分子間存在氫鍵，其沸點(diǎn)最高；

（6）每個(gè)晶胞中Ga原子個(gè)數(shù)為12×+2×+3=6，N原子為6×+4=6，每個(gè)晶胞中含有6個(gè)GaN，每個(gè)晶胞的質(zhì)量為，晶胞的體積為a2cnm3=a2c×10-21cm3；晶胞的密度為÷[a2c×10-21cm3]=g/cm3。