Question

【題目】氮、磷、砷、鐵等元素及其化合物在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、科技、國防建設(shè)中有著許多獨特的用途。

(1)基態(tài)砷原子中核外電子占據(jù)最高能層的符號為_______，該能層的原子軌道數(shù)有_____ 個。下列有關(guān)表示基態(tài)氮原子的電子排布圖中，僅違背洪特規(guī)則的是________(填字母)。

A. B.

C. D.

(2)氮的一種氫化物 N2H4 是一種良好的火箭發(fā)射燃料，傳統(tǒng)制備肼的方法是：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O，又知肼的熔點、沸點分別為1.4 ℃、113.5 ℃，氨氣的熔點、沸點分別為-77.7 ℃、-33.5 ℃。

①N2H4中氮原子的雜化軌道類型為_______雜化。

②H2O的VSEPR模型為______。

③肼與氨氣熔點、沸點差異最主要的原因是_________________。

(3)氨分子是一種常見配體，配離子[Co(NH3)6]3+中存在的化學(xué)鍵有___________ (填序號)。

A．離子鍵 B．極性鍵 C．配位鍵 D．氫鍵 E．金屬鍵

(4)已知[Co(NH3)6]3+的幾何構(gòu)型為正八面體形，推測[CoCl3(NH3)3]結(jié)構(gòu)有__________種。

(5)LiFeAs可組成一種新型材料，其立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。若晶胞參數(shù)為 a nm，A、B 處的兩個As原子之間距離=______nm，請在z軸方向投影圖中畫出鐵原子的位置，用“ ”表示__________。

Answer 1

【答案】N 16 B sp3 四面體形 N2H4分子間氫鍵數(shù)目多于NH3分子間氫鍵數(shù)目 BC 2

【解析】

(1)As原子序數(shù)是33，位于元素周期表第四周期第VA，根據(jù)能層序號判斷；結(jié)合每個能層具有的能級種類及各種能級具有的軌道數(shù)目確定；根據(jù)原子核外電子排布遵循的規(guī)律分析判斷；

(2)根據(jù)價層電子對互斥理論判斷N2H4的雜化軌道類型及H2O的VSEPR模型；結(jié)合分子之間的分子間作用力和氫鍵的數(shù)目分析；

(3)配體與中心離子之間存在配位鍵，配體分子中存在共價鍵；據(jù)此分析；

(4)[Co(NH3)6]3+的幾何構(gòu)型為正八面體形，Co3+位于正八面體幾何中心，6個NH3分別位于正八面體形的6個頂點上，其中3個NH3換為Cl-就得到[CoCl3(NH3)3]；

(5)根據(jù)LiFeAs晶胞中各個原子的相對位置分析解答。

(1)As原子序數(shù)是33，位于元素周期表第四周期第VA，原子核外具有四個能層，核外電子排布時按能層能量由低到高順序排列依次是K、L、M、N、O、P、Q，所以基態(tài)砷原子中核外電子占據(jù)最高能層的符號為N；第四能層含有4s、4p、4d、4f四種能級，各種能級分別含有的軌道數(shù)目為1、3、5、7，所以該能層的原子軌道數(shù)有1+3+5+7=16個；

A.2s軌道的能量比2p軌道的能量低，違背能量最低原理，A不符合題意；

B.電子在同一能級不同的原子軌道上排布時，電子總是盡可能分占不同的原子軌道且自旋方向相同，違背洪特規(guī)則，B符合題意；

C. 遵循核外電子排布規(guī)律，C不符合題意；

D.同一軌道上不可能存在自旋方向相同的電子，違背泡利原理，D不符合題意；

故答案選B；

(2)①在N2H4中N原子形成3個σ鍵且N原子上還有1對孤電子對，價層電子對數(shù)是4，所以N原子雜化軌道類型是sp3雜化；

②H2O中O原子價層電子對數(shù)為2+=4，所以其VSEPR模型為四面體形；

③N2H4、NH3都是由分子構(gòu)成的分子晶體，在分子之間都存在分子間作用力，由于都含有N—H鍵，N元素的非金屬性強、原子半徑小，所以二者的分子之間還都存在氫鍵，增加了分子間作用力，但由于N2H4分子間氫鍵數(shù)目多于NH3分子間氫鍵數(shù)目，所以克服氫鍵和分子間作用力使物質(zhì)熔化、氣化需要較高的能量，因此肼的熔點、沸點比氨氣高；

(3)氨分子是一種常見配體，配離子[Co(NH3)6]3+中NH3與Co3+之間存在配位鍵；在NH3中N、H原子之間存在極性共價鍵N-H鍵，所以[Co(NH3)6]3+中的化學(xué)鍵有配位鍵、極性共價鍵，答案選BC；

(4)[Co(NH3)6]3+為正八面體，Co3+位于正八面體幾何中心，其中一個NH3分子換成Cl-后結(jié)構(gòu)中有2種位置不同NH3，所以若將[Co(NH3)6]3+中的3個NH3換成Cl-，就得到2種不同結(jié)構(gòu)的[CoCl3(NH3)3]；

(5)根據(jù)晶胞示意圖可知晶胞中含有4個As原子，4個As原子構(gòu)成一個正四面體，A、B兩個As原子之間距離為面對角線長度的一半，由于晶胞參數(shù)為 a nm，則面對角線長度為a nm，所以A、B兩個As原子之間距離= nm；在該晶體中Li、As原子在span>z軸方向投影重疊，Fe原子位于晶胞的8個頂點、8個棱心和2個面心，Fe原子在z軸方向投影位于頂點上、棱中心和面心上，投影示意圖為。