Question

【题目】氮、磷是生物体中不可缺少的元素，它们能形成多种化合物。

(1)基态氮原子的价层电子排布图为___________。

(2)NF3的键角小于NH3的原因是__________________。

(3)图1为硫、磷元素形成的一种分子，分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构。

①该化合物的分子式为______________，分子中硫原子的杂化轨道类型为____________________。

②磷的第一电离能大于硫的原因是________________________。

(4)PCl5中P—Cl键长有198pm和206 pm两种。PCl5是非极性分子，可作为导电熔体，其原理为PCl5电离为一个阴离子和一个阳离子，其中阴离子为正八面体，阳离子为正四面体，阴离子的化学式为_________________。

(5)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，其晶胞结构如图2所示。图中a点和c点的原子坐标参数依次为(0，0，0)、(1，，)，则b点的原子坐标参数为_______________；已知该晶胞中距离最近的两个磷原子的核间距离为d nm，则该晶体密度为______g·cm-3(阿伏加德罗常数用NA表示，列出计算式即可)。

(6)某直链多磷酸钠的阴离子呈如图3所示的无限单链状结构，其中磷氧四面体通过共用顶角氧原子相连。则该多磷酸钠的化学式为________________。

Answer 1

【答案】 F的电负性大于H，故NF3中N周围的电子密度小于NH3中N周围的电子密度 P4S3 sp3 磷原子3p轨道处于半充满状态，不易失去电子 PCl6- (，，) NaPO3或(NaPO3)n

【解析】

(1)基态氮原子的价电子排布式为2s22p3，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；

(2)从元素的电负性及电子云的密度大小及排斥作用力分析；

(3)①根据分子示意图，结合S、P原子最外层电子数及形成电子对数判断；从S原子具有的电子对数分析其杂化轨道类型；

②原子核外电子所处轨道为全满、半满或全空时体系能量低，稳定；

(4)根据正八面体、正四面体的构型分析其电离方式，从而判断微粒的结构；

(5)根据a、c点坐标参数可知，以晶胞a点为坐标原点建立空间直角坐标系，注意到b在该晶胞分成的8个立方体中的一个几何中心上，然后分析、判断；先计算每个晶胞中含有的P、B原子数，再计算晶胞的边长，最后根据计算晶胞的密度；

(6) P原子周围有4个O原子，其中2个氧原子分别为2个四面体结构共用，每个P与3个O形成阴离子，且P的化合价为+5价，再计算阴离子化合价判断化学式。

(1)基态氮原子的价电子排布式为2s22p3，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图为；

(2) NF3的键角小于NH3是由于F的电负性大于H，故NF3中N周围的电子密度小于NH3中N周围的电子密度，排斥作用减弱，故键角小；

(3)①P原子最外层有5个电子，达到8个电子的稳定结构要形成三对共用电子对；而S原子P原子最外层有6个电子，达到8个电子的稳定结构要形成两对共用电子对，所以图示中黑球表示P原子，白球表示S原子，该物质的分子式为P4S3；在P4S3分子中形成2个共键单键，且S上有2个孤电子对，因此P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化；

②P原子的3p电子处于该轨道的半充满的稳定状态，所以失去一个电子比电子不处于半满的稳定状态需要的能量高，因此磷的第一电离能大于硫；

(4) PCl5是非极性分子，可作为导电熔体，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，阴离子为正八面体，阳离子为正四面体，正四面体形阳离子为PCl4+、正六面体形阴离子是PCl6-，发生的电离反应式为：2PCl5=PCl4++PCl6-，故阴离子的化学式为PCl6-；

(5)由a、c两点的坐标参数可知：以晶胞a点为坐标原点建立空间直角坐标系，将该晶胞等分为8个小立方体，注意到b点在左下角靠近a点的小立方体的几何中心上，根据立体几何知识以及对称性，不难判断b的原子坐标在各个坐标轴上的分量为，所以其坐标参数为(，，)；在一个晶胞中含有的B原子数为4个，含有的P原子数为：8×+6×=4，晶胞的质量为m=g，该晶胞中距离最近的两个磷原子的核间距离为d nm，处于晶胞面对角线一半的位置，所以晶胞的边长L=nm=×10-7cm，该晶胞的体积为V=L3=(×10-7cm)3=cm3，因此该晶胞的密度=g/cm3；

(6) P原子周围有4个O原子，其中2个氧原子分别为2个四面体结构共用，故每个P完全与3个O形成阴离子，且P的化合价为+5价，阴离子化合价为+5+3×(-2)= -1，故该该多磷酸钠的化学式为(NaPO3)n或写为NaPO3。