Question

2．中學(xué)化學(xué)常見元素氮、磷、鉀與氫、氧、鹵素等能形成多種化合物．
回答下列問題：
（1）氮、磷、鉀三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞P＞K（用元素符號表示）．
（2）疊氮酸（HN₃）是一種弱酸，可電離出H⁺和N₃^-．
①N₃^-的立體構(gòu)型是直線形：與N₃^-互為等電子體的一種分子是N₂O或CO₂或CS₂等（填分子式）．
②疊氮化物能與Co³⁺形成[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄，該配合物中心離子的配位數(shù)為6；基態(tài)鈷原子的價層電子排布式為3d⁷4s²
（3）磷能形成多種含氧酸，某資料認(rèn)為次磷酸的結(jié)構(gòu)如圖1．按此結(jié)構(gòu)，P原子采用的雜化方式為sp³，次磷酸分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為5：1，次磷酸屬于弱酸（填“強(qiáng)”或“弱”），lmol次磷酸最多能與1mo1NaOH發(fā)生中和反應(yīng)．
（4）己知鉀的一種化合物KIC1₂受熱可分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)．則下列化學(xué)反應(yīng)更易發(fā)生的是AA．KICl₂=KCl+ICl  B．KICl₂=KI+Cl₂
（5）鉀在氧氣中燃燒時得到多種氧化物，其中一種是面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示．若該氧化物的密度是ρg．cm^-3，則晶胞中最近的兩個鉀離子間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$cm（只要求列算式，不必計算出數(shù)值，用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的值）．

Answer 1

分析 （1）同主族自上而下第一電離能減小，金屬性越強(qiáng)，第一電離能越��；
（2）①原子個數(shù)相等且價電子數(shù)相等的微粒為等電子體，N₃^-與CO₂互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似；
②[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中配體為N₃^-、NH₃；根據(jù)能量最低原理書寫基態(tài)鈷原子的價層電子排布式；
（3）由次磷酸的結(jié)構(gòu)可知，P原子成4個σ鍵、沒有孤電子對；單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；
分子中羥基氧與非羥基數(shù)目一般相差2為強(qiáng)酸；只有羥基中H發(fā)生電離，與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)；
（4）離子晶體的晶格能與離子半徑成反比，與離子所帶電荷成正比；
（5）根據(jù)原子之間存在的化學(xué)鍵知，黑色小球表示K原子，白色球表示O原子，根據(jù)均攤法計算晶胞中K原子數(shù)目、氧原子數(shù)目，進(jìn)而計算晶胞的質(zhì)量，再結(jié)合m=ρV計算晶胞體積，而晶胞棱長b=$\root{3}{V}$，頂點(diǎn)K原子與面心K原子之間的距離最近，該距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$b．

解答 解：（1）同主族自上而下第一電離能減小，金屬性越強(qiáng)，第一電離能越小，故第一電離能：N＞P＞K，
故答案為：N＞P＞K；
（2）①原子個數(shù)相等且價電子數(shù)相等的微粒為等電子體，則與N₃^-互為等電子體的分子有：N₂O或CO₂或CS₂等，N₃^-與CO₂互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，為直線型結(jié)構(gòu)，
故答案為：直線型；N₂O或CO₂或CS₂等；
②[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中配體為N₃^-、NH₃，中心離子的配位數(shù)為1+5=6；
Co原子核外電子數(shù)為27，根據(jù)能量最低原理，基態(tài)鈷原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²，價電子排布式為3d⁷4s²，
故答案為：6；3d⁷4s²；
（3）由次磷酸的結(jié)構(gòu)可知，P原子成4個σ鍵、沒有孤電子對，雜化軌道數(shù)目為4，P原子采用的雜化方式為 sp³；P原子形成3個單鍵、1個雙鍵，氧原子與H原子之間形成單鍵，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵，次磷酸分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為5：1；分子中羥基氧與非羥基數(shù)目一般相差2為強(qiáng)酸，而次磷酸中羥基氧與非羥基數(shù)目相等，屬于弱酸；只有羥基中H發(fā)生電離，與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，lmol次磷酸最多能與1mo1NaOH發(fā)生中和反應(yīng)，
故答案為：sp³；5：1；弱；1；
（4）已知KICl₂不穩(wěn)定，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)，而離子電荷越多、半徑越小晶格能越大，晶格能KCl＞KI，所以發(fā)生的反應(yīng)為KICl₂=KCl+ICl，故選：A；
（5）根據(jù)原子之間存在的化學(xué)鍵知，黑色小球表示K原子，白色球表示O原子，該晶胞中K原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子個數(shù)=（2+12×2×$\frac{1}{4}$）=8，該晶胞中K、O原子個數(shù)之比=4：8=1：2，則化學(xué)式為KO₂，晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×39+8×16}{{N}_{A}}$g，密度是ρg．cm^-3，晶胞棱長b=$\root{3}{\frac{\frac{4×39+8×16}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm=$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$cm，頂點(diǎn)K原子與面心K原子之間的距離最近，該距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$b=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及電離能、核外電子排布、化學(xué)鍵、等電子體、晶胞計算等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，（5）中計算為易錯點(diǎn)，對學(xué)生空間想象與數(shù)學(xué)計算能力有一定的要求，難度中等．