Question

【題目】氮、磷、砷同為VA族元素，它們的單質(zhì)和化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：

（1）下列有關(guān)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(huán)硝化中間體，其中氮原子的雜化軌道類(lèi)型為____，與互為等電子體的化合物分子是___（任寫(xiě)一種，填化學(xué)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?yàn)?/span>____；NH3是一種極易溶于水的氣體，其沸點(diǎn)比AsH3的沸點(diǎn)______(填“低”或“高”)，其原因是______。

（4）砷是制造新型半導(dǎo)體的材料，同時(shí)砷的化合物又具有較強(qiáng)的毒性。

1918年美國(guó)人通過(guò)反應(yīng)：HC≡CH+AsCl3CHCl=CHAsCl2制造出路易斯毒氣。在HC≡CH分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為___；AsCl3分子的空間構(gòu)型為_____。

（5）2018年7月《Science》報(bào)道，BingLv等通過(guò)反應(yīng)：4BI3+As44BAs+6I2合成了具有極高導(dǎo)熱性的半導(dǎo)體新材料BAs。BAs晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：

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

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(diǎn)反常偏高 3∶2 三角錐形

【解析】

根據(jù)核外電子排布規(guī)律判斷微粒能量的大�。桓鶕�(jù)雜化軌道理論及等電子體理論分析軌道雜化類(lèi)型及分子的空間構(gòu)型；根據(jù)元素性質(zhì)及核外電子排布規(guī)律比較元素第一電離能；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)及題干信息進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

（1）氮原子核外有7個(gè)電子，a項(xiàng)電子排布能量最低；b項(xiàng)電子排布違背洪特規(guī)則；c項(xiàng)中1s能級(jí)上電子發(fā)生躍遷，能量最高；d項(xiàng)中電子排布違背洪特規(guī)則。

故答案為a；c ；

（2）NO2+的結(jié)構(gòu)類(lèi)似CO2，都是直線型結(jié)構(gòu)，氮原子通過(guò)兩個(gè)雙鍵與兩個(gè)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(mǎn)狀態(tài)，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?yàn)椋?/span>N>O>C；氮的電負(fù)性強(qiáng)，NH3分子之間形成氫鍵，使其沸點(diǎn)反常偏高；砷的電負(fù)性弱，在AsH3分子間不能形成氫鍵，因而AsH3的沸點(diǎn)低。

故答案為N>O>C；高；NH3分子間形成氫鍵，使NH3的沸點(diǎn)反常偏高；

（4）在乙炔分子C≡C中含1個(gè)σ鍵2個(gè)π鍵，此外CH間還有2個(gè)σ鍵，故σ鍵與π鍵數(shù)目之比3∶2；AsCl3分子類(lèi)似NH3的結(jié)構(gòu)，As采取sp3雜化，故分子結(jié)構(gòu)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(diǎn)和面心，故1個(gè)晶胞中含B的個(gè)數(shù)=8×+6×=4，As位于晶胞內(nèi)部有4個(gè)，故1個(gè)晶胞中含4個(gè)BAs；則晶胞質(zhì)量m=ρ·(a×1010)3=×(11+75) g，故晶胞的密度ρ= g·cm3。

故答案為 。