Question

【题目】利用周期表中同主族元素的相似性，可预测元素的性质。

(1)P元素的基态原子有______个未成对电子，白磷的分子式为P4，其结构如图甲所示。科学家目前合成了N4 分子，N 原子的杂化轨道类型是______，N-N 键的键角为_____；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，推测其用途为____________。

(2)N、P、As 原子的第一电离能由大到小的顺序为___________。

(3)立方氮化硼晶体的结构如图乙所示。该晶体中，B原子填充在N原子的______(填空间构型名称)空隙中，且占据此类空隙的比例为________(填百分数)。

(4)N与As是同族元素，B与Ga是同族元素，立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似，两种晶体中熔点较高的是________；立方砷化镓晶体的晶胞边长为a pm，则其密度为____g·cm-3(用含a 的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值)。

Answer 1

【答案】 3 sp3 60° 制造火箭推进剂或炸药 N>P>As (正)四面体 50% 氮化硼

【解析】(1)P元素原子价电子排布式为,基态原子有3个未成对电子,分子与结构相似,为正四面体构型,分子中N原子形成3个键、含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4,N原子采取杂化,每个面为正三角形,键的键角为;分解后能产生并释放出大量能量,可以制造火箭推进剂或炸药,因此，本题正确答案是:3;;;制造火箭推进剂或炸药;

(2)同主族自上而下第一电离能减小,故第一电离能:,
因此，本题正确答案是:;

(3)B原子周围的4个N原子形成正四面体结构;每个晶胞中由8个这样的正四面体结构,只有4个填充B原子,B原子占据此类空隙的比例为,
因此，本题正确答案是:正四面体;;
(4)立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似,均属于原子晶体,原子半径、,故氮化硼中共价键更强,氮化硼的晶体熔点更高,晶胞中As、Ga原子数目均为4,晶胞质量为,晶胞密度为,
因此，本题正确答案是:氮化硼;.

点睛:本题考查物质结构与性质相关知识， (2)同主族自上而下第一电离能减小;
(3)B原子周围的4个N原子形成正四面体结构;每个晶胞中由8个这样的正四面体结构,只有4个填充B原子;(4)立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似,均属于原子晶体,原子半径越小,共价键越强,晶体熔点越高;根据均摊法计算晶胞中As、Ga原子数目,表示出晶胞质量,根据计算晶胞密度.