Question

【題目】氮(N)、磷(P)、砷(As)等VA族元素化合物在研究和生產(chǎn)中有重要用途。如我國科研人員研究發(fā)現(xiàn)As2O3(或?qū)懗?/span>As4O6，俗稱砒霜)對白血病有明顯的治療作用回答下列問題：

（1）As原子的核外電子排布式為_________________；P的第一電離能比S大的原因為_______________

（2）寫出一種與CNˉ互為等電子體的粒子________(用化學(xué)式表示)；(SCN)2分子中σ鍵和π鍵個數(shù)比為___________

（3）砒霜劇毒，可用石灰消毒生成AsO33-和少量AsO43-，其中AsO33-中As的雜化方式為__________，AsO43-的空間構(gòu)型為___________

（4）NH4+中H一N一H的鍵角比NH3中H 一N一H的鍵角大的原因是__________；NH3和水分子與銅離子形成的化合物中陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)(如下圖I)，該化合物加熱時首先失去水，請從原子結(jié)構(gòu)角度加以分析：__________

（5）BN的熔點為3000℃，密度為2.25g·cm-3，其晶胞結(jié)構(gòu)如上圖Ⅱ所示，晶體中一個B原子周圍距離最近的N原子有__________個；若原子半徑分別為rNpm和rBpm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則BN晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為__________

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 P的p能級是半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以第一電離能比硫大 CO或N2 5:4 sp3 正四面體 NH4+中的氮原子上均為成鍵電子，而NH3分子中的氮原子上有一對孤對電子，孤對電子與成鍵電子之間的排斥力強于成鍵電子與成鍵電子之間的排斥力，導(dǎo)致NH4+中H-N-H的鍵角比NH3中大 由于O原子半徑小，電負性大，提供孤對電子能力比N原子弱，故水分子形成的配位鍵弱于氨分子 4

【解析】試題分析：本題考查原子核外電子排布式的書寫，第一電離能的比較，等電子體，σ鍵和π鍵的判斷，雜化方式和空間構(gòu)型的判斷，晶體的分析和計算。

（1）As原子核外有33個電子，根據(jù)構(gòu)造原理，As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar] 3d104s24p3。P和S都處于第三周期，S的價電子排布式為3s23p4，P的價電子排布式為3s23p3，P的3p能級處于半充滿，比較穩(wěn)定，P的第一電離能比S的大。

（2）用“替代法”，與CN-互為等電子體的粒子有CO、N2、C22-等。（SCN）2的結(jié)構(gòu)式為NC—S—S—CN，單鍵全是σ鍵，三鍵中有1個σ鍵和2個π鍵，（SCN）2分子中有5個σ鍵、4個π鍵，σ鍵和π鍵個數(shù)比為5:4。

（3）AsO33-中As上的孤電子對數(shù)=（5+3-32）=1，成鍵電子對數(shù)為3，As的價層電子對數(shù)為1+3=4，As的雜化方式為sp3雜化。AsO43-中As上的孤電子對數(shù)=（5+3-42）=0，成鍵電子對數(shù)為4，As的價層電子對數(shù)為0+4=4，AsO43-的VSEPR模型為正四面體，由于沒有孤電子對，AsO43-的空間構(gòu)型為正四面體。

（4）NH4+中H—N—H的鍵角比NH3中H—N—H的鍵角大的原因是：NH4+中的氮原子上均為成鍵電子，而NH3分子中的氮原子上有一對孤對電子，孤對電子與成鍵電子之間的排斥力強于成鍵電子與成鍵電子之間的排斥力，導(dǎo)致NH4+中H-N-H的鍵角比NH3中大。NH3和水分子與銅離子形成的化合物中陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)，該化合物加熱時首先失去水，說明水分子與Cu2+形成的配位鍵弱于NH3分子，原因是：O原子半徑小，電負性大，提供孤對電子能力比N原子弱，故水分子與Cu2+形成的配位鍵弱于氨分子。

（5）用“均攤法”，B：8+6=4，N：4，該晶體的化學(xué)式為BN，根據(jù)晶胞，晶體中一個N原子周圍距離最近的B原子有4個，則一個B原子周圍距離最近的N原子有4個。一個晶胞中原子的體積為4（πrN3+πrB3）pm3=4（πrN3+πrB3）10-30cm3，1mol晶體的質(zhì)量為25g，1mol晶體的體積為25g2.25g/cm3，晶胞的體積為4（25g2.25g/cm3NA），BN晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為4（πrN3+πrB3）10-30cm3[4（25g2.25g/cm3NA）]=。