题目内容
【题目】氮、磷、硫、氯元素在科研与生产中也有许多重要的用途。请回答下列问题:
(1)磷原子在成键时,能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键,写出该激发态原子的核外电子排布式________ 。
(2)N和P都有+5价,PCl5能形成离子型晶体,晶格中含有[PCl4]+和[PCl6]-,则[PCl4]+空间构型为___________。但NCl5不存在,其原因是___________________。
(3)N、P两种元素都能形成多种气态氢化物。联氨(N2H4)为二元弱碱,在水中的电离与氨相似,写出联氨在水中第一步电离方程式_______________________。
(4)①请推测①HC1O4、②H5IO6[可写成(HO)5IO]、③HIO4三种物质的酸性由强到弱的顺序为_________(填序号)。
②已知一定条件下发生反应:Na2O+NaCl=Na3OCl,该反应过程中破坏和形成的化学键有_________。
(5)复杂磷酸盐有直链多磷酸盐(如图b)和环状偏磷酸盐(如图c)。其酸根阴离子都是由磷氧四面体(图a)通过共用氧原子连接而成。直链多磷酸盐的酸根离子(图b)中,磷原子和氧原子的原子个数比为n:____;含3个磷原子的环状偏磷酸盐的酸根离子(图c)的化学式为_____。
(6)多原子分子中各原子若在同一平面,且有互相平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成离域π键。分子中的π键可用符号Π表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,如苯分子中的大π键可表示为Π,则SO2中的大π键应表示为___________。
【答案】1s22s22p63s13p33d1(或[Ne] 3s13p33d1) 正四面体 N原子最外层没有d轨道 N2H4·H2O ≒ N2H5++OH—(或N2H4+H2O ≒ N2H5++OH—) ①③② 离子键 3n+1 P3O93-
【解析】
本题考查了核外电子排布式,最高价含氧酸酸性大小,大Π键以及确定化学式等物质结构与性质的相关知识,难度适中。
(1)P原子基态电子排布式为[Ne]3s23p3,磷原子在成键时,能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键,写出该激发态原子的核外电子排布式[Ne]3s13p33d1。
(2)[PCl4]+中P原子的价层电子对数=4+1/2(5-1-4×1)=4,采取sp3杂化,因而其空间构型为正四面体;P原子半径比N原子大且有可以利用的3d空轨道采取sp3d杂化,P原子周围可容纳较多的配位体形成较高配位数的化合物;N原子半径小没有可以利用的3d空轨道,配位数只能达到4,因此PCl5存在但NCl5不存在。
(3)氨在水中的电离方程式为NH3+H2ONH4++OH-,而联氨(N2H4)为二元弱碱,在水中的电离与氨相似,故联氨在水中第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-。
(4)①由于非金属性Cl>Br>I,非金属性越强,则对应的最高价氧化物的酸性越强,则①的酸性最强。在②③中都是碘元素的含氧酸,非羟基氧个数越多,酸性越强,则酸性为③>②,故三种物质的酸性由强到弱的顺序为①③②。
②反应物和生成物均是离子化合物,且只含离子键,因而该反应过程中破坏和形成的化学键为离子键。
(5)由图可知,直链多磷酸盐的酸根离子(图b)中,每个P原子占有两个O原子,另有两个氧原子与另一个磷原子共用占一半,最后首尾两个氧原子各一半为整个分子的,故磷原子和氧原子的原子个数比为n:3n+1;图c中,有3个P原子,和9个O原子,P的化合价为+5,O的化合价为-2,该离子所带电荷为(+5)×3+(-2)×9=-3,因而该化学式为P3O93-。
(6)SO2是sp2杂化,有一个未参与杂化的p轨道(假设为pz),其中有一对孤电子对。而氧的三个p轨道中有2个单电子,其中一个参与成键,另外一个未参与成键的p轨道,因为有2个氧,所以一共有相互平行的3个p轨道(包含pz),其中有4个电子(S提供2个,氧各1个),因此形成键。
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