Question

【题目】“张亭栋研究小组”受民间中医启发，发现As2O3对白血病有明显的治疗作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)为第VA族元素，该族元素的化合物在研究和生产中有着许多重要用途。

（1）N原子的价电子排布式为___，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为___。

（2）NH3的沸点比AsH3的沸点高，原因是_____。

（3）立方氮化硼晶体(BN)，是一种超硬材料，有优异的耐磨性，其晶胞如图所示。

立方氮化硼是____晶体，晶体中N原子的杂化轨道类型为___，B原子的配位数为______。

（4）若立方氮化硼晶胞的边长为362 pm，则立方氮化硼的密度为____g/cm3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。

Answer 1

【答案】2s22p3 N>P>As NH3能形成分子间氢键 原子 sp3杂化 4

【解析】

(1)基态氮原子最外层电子排布式为2s22p3；N、P、As位于同一主族，原子序数逐渐增大，结合第一电离能的变化规律判断；

(2)N和As位于同一主族，NH3的沸点高说明NH3分子间不只是存在范德华力，还存在更强的其他作用力；

(3)根据立方氮化硼晶体(BN)是超硬材料，有优异的耐磨性分析判断晶体类型；立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构、硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子，据此分析解答；

(4)首先根据均摊法计算BN晶胞的质量，再根据ρ=计算密度。

(1)氮原子的原子序数为7，最外层电子排布式为2s22p3，N的最外层电子就是价电子，即价电了排布式为2s22p3；N、P、As位于同一主族，随着原子序数逐渐增大，原子的第一电离能逐渐减小，所以N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞P＞As，故答案为：2s22p3；N＞P＞As；

(2)NH3的沸点比AsH3的沸点高，是因为氨分子间存在氢键，而AsH3不能，故答案为：氨分子间存在氢键；

(3)立方氮化硼晶体超硬、优异的耐磨性，所以立方氮化硼晶体为原子晶体；立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构、硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构，因此晶体中N原子的杂化轨道类型为sp3，N原子的配位数为4，在立方氮化硼晶体中N原子和B原子数目之比为1:1，因此B原子的配位数也为4，故答案为：原子；sp3杂化；4；

(4)BN晶胞中N原子数为4，B原子数=8×+6×=4，BN晶胞的质量为g，立方氮化硼晶胞的体积V=(3.62×10-10cm)3，因此立方氮化硼的密度ρ==gcm-3，故答案为：。