Question

【题目】氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题：

(1)基态氮原子的价电子轨道表示式为___________；第二周期的元素中，第一电离能介于B和N之间的元素有___________种。

(2)雌黄的分子式为As2S3，其分子结构如图所示：As原子的杂化类型为___________。

(3)①向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，向该溶液中加入一定量的乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O固体。SO42-的空间构型为___________；[Cu(NH3)4]SO4·H2O固体中含有的化学键有___________(填标号)。

A.离子键 B.共价键 C.氢键 D.金属键 E.配位键

若要确定[Cu(NH3)4]SO4·H2O是晶体还是非晶体，最科学的方法是进行___________实验。

②已知NF3与NH3分子的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2+形成配离子，原因是___________。

(4)大π键可用表示，其中n、m分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中大π键表示为。N2O分子中的大π键表示为_________________。

(5)立方氮化硼晶胞如图，其密度为ρg/cm3，氮化硼的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数的值为NA，硼原子的半径为r cm，则硼原子的空间占有率为____________________(用含有ρ、M、NA、r的代数式表示)。

Answer 1

【答案】 3 sp3 正四面体形 ABE X射线衍射 F的电负性比N大，N-F成键电子对偏向F，导致NF3中N原子对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键

【解析】

(1)N是7号元素，最外层有5个电子，即价电子是5，基态氮原子的价电子轨道表示式为；一般情况下，同周期元素随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，ⅡA族、ⅤA族元素第一电离能高于同周期相邻元素的，第二周期第一电离能介于B和N之间的元素有Be、C、O 3种；

(2)雌黄的分子式为As2S3，在其分子结构每个As与3个S原子形成3个σ键、还含有1对孤电子对，杂化轨道数目为3+1=4，As杂化方式为sp3杂化；

(3)①SO42-的价电子对数=，形成四条杂化轨道，中心原子S原子的杂化方式为sp3，形成四面体结构，价电子对数=孤电子对数+配位原子数，可知孤电子对数为0，所以为正四面体结构；

[Cu(NH3)4]SO4·H2O固体中內界离子遇外界离子间通过离子键结合；在配位体NH3、H2O分子内及SO42-中含有共价键；NH3与中心离子Cu2+间通过配位键结合，所以该晶体中含有的化学键有离子键、共价键、配位键，序号为ABE。

若要确定[Cu(NH3)4]SO4·H2O是晶体还是非晶体，最科学的方法是进行X射线衍射实验；

②已知NF3与NH3分子的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2+形成配离子，这是由于F的电负性比N大，N-F成键电子对偏向F，导致NF3中N原子对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键；

(4)大π键可用表示，其中n、m分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中大π键表示为。N2O（与二氧化碳是等电子体）分子中的大π键表示为；

(5)晶胞中B原子数目=4、N原子数目=8×+6=4，二者原子数目之比为1：1，B原子配位数为4，则N原子配位数也是4。晶胞质量=，晶胞体积V===cm3；晶胞内B原子的总体积=4×cm3，所以硼原子的空间利用率=。