Question

6．元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷（As）、锑（Sb）等．这些元素无论在研制新型材料，还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用．
请回答下列问题：
（1）N₄分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药．N₄是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp³，该分子的空间构型为正四面体，N-N键的键角为60°．
（2）基态砷原子的最外层电子排布式为4s²4p³．
（3）N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞P＞As（用元素符号表示）．
（4）叠氮化钠（NaN₃）用于汽车安全气囊中氮气的发生剂，写出与N^3-互为等电子体的分子的化学式CO₂或CS₂或N₂O（任写一种即可）．
（5）天然氨基酸的命名常用俗名（根据来源与性质），例如，最初从蚕丝中得到的氨基酸叫丝氨酸[HOCH₂CH（NH₂）COOH]．判断丝氨酸是否存在手性异构体？是（填“是”或“否”）
（6）砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少．已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为c pm，则密度为$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}•{c}^{3}}$g•cm^-3（用含c的式子表示，设N_A为阿伏加德罗常数的值），a位置As原子与b位置As原子之间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$cpm（用含c的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）N₄中氮原子的轨道杂化方式为sp³，其空间构型与P₄（白磷）相似；
（2）砷位于第四周期ⅤA族，其最外层电子排布式为4s²4p³；
（3）同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小；
（4）原子数相同，价电子数相同的微粒互为等电子体；
（5）有机物分子中C原子连接4个不同的原子或原子团，则该分子存在手性异构体；
（6）计算出晶胞中微粒数，利用ρ=$\frac{m}{V}$计算；a位置As原子与b位置As原子之间的距离为晶胞立方体体对角线的一半．

解答 解：（1）N₄中氮原子的轨道杂化方式为sp³，其空间构型与P₄（白磷）相似，空间构型应为正四面体结构，N-N键的键角为60°；
故答案为：正四面体；60°；
（2）砷为33号元素，位于第四周期ⅤA族，其最外层电子排布式为4s²4p³；
故答案为：4s²4p³；
（3）同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小，则电负性：N＞P＞As；
故答案为：N＞P＞As；
（4）原子数相同，价电子数相同的微粒互为等电子体，则与N^3-互为等电子体的微粒有CO₂或CS₂或N₂O等；
故答案为：CO₂或CS₂或N₂O；
（5）有机物分子中C原子连接4个不同的原子或原子团，则该分子存在手性异构体，HOCH₂CH（NH₂）COOH分子中第二个碳原子属于手性碳原子，则该分子存在手性异构体；
故答案为：是；
（6）晶胞中Ga原子数为6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，As原子数为4，则ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{75×4+70×4}{{N}_{A}}}{（c×1{0}^{-10}）^{3}}$=$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}•{c}^{3}}$g•cm^-3；a位置As原子与b位置As原子之间的距离为晶胞立方体体对角线的一半，则两原子之间的距离为$\frac{1}{2}$$\sqrt{{c}^{2}+{c}^{2}}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}$cpm；
故答案为：$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}•{c}^{3}}$；$\frac{\sqrt{2}}{2}$c．

点评 本题考查学生对物质结构与性质模块的掌握情况，涉及电负性、电子排布、空间结构、等电子体、晶胞的有关计算等，考查知识全面、覆盖广，难度适中，可以衡量学生对该模块主干知识的掌握情况．