Question

6．氮、氧、磷、铁是与生命活动密切相关的元素．回答下列问题
（1）P的基态原子最外电子层具有的原子轨道数为9，Fe³⁺比Fe²⁺稳定的原因是Fe³⁺的价电子排布式为3d⁵，处于半充满状态，结构稳定．
（2）N、O、P三种元素第一电离能最大的是N，电负性最大的是O．
（3）含氮化合物NH₄SCN溶液是检验Fe³⁺的常用试剂，SCN^-中C原子的杂化类型为sp，1mol的SCN^-中含π键的数目为2N_A．
（4）某直链多磷酸钠的阴离子呈如图1所示的无限单链状结构，其中磷氧四面体通过共用顶点的氧原子相连，则该多磷酸钠的化学式为NaPO₃．

（5）FeO、NiO的晶体结构均与NaCl晶体结构相同，其中Fe²⁺与Ni²⁺的离子半径分别为7.8×10^-2nm、6.9×10^-2nm，则熔点FeO＜NiO（填“＜”、“＞”或“=”），原因是FeO和NiO相比，阴离子相同，阳离子所带电荷相同，但亚铁离子半径大于镍离子，所以FeO晶格能小，熔点低．
（6）磷化硼是一种超硬耐磨的涂层材料，其晶胞如图2所示．P原子与B原子的最近距离为a cm，则磷化硼晶胞的边长为$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm．（用含a的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）P的基态原子最外电子层具有的原子轨道为1个1s、1个2s、3个2p、1个3s、3个3p；轨道中电子处于半满、全满、全空时该微粒最稳定；
（2）同一周期元素，元素的电负性随着原子序数增大而增大，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素第一电离能、电负性随着原子序数增大而减小；
（3）含氮化合物NH₄SCN溶液是检验Fe³⁺的常用试剂，SCN^-中C原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，根据价层电子对互称理论判断C原子的杂化类型，1个SCN^-中π键个数为2；
（4）由链状结构可知每个P与3个O形成阴离子，且P的化合价为+5价，以此判断形成的化合物的化学式；
（5）离子晶体熔沸点与晶格能成正比，晶格能与离子比较成反比、与电荷成正比；
（6）原子与B原子的最近距离为a cm，为晶胞体长的$\frac{1}{4}$，晶胞体长等于棱长的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）P的基态原子最外电子层具有的原子轨道为1个1s、1个2s、3个2p、1个3s、3个3p，则P的基态原子最外电子层具有的原子轨道数=1+1+3+1+3=9；轨道中电子处于半满、全满、全空时该微粒最稳定，Fe³⁺的价电子排布式为3d⁵，处于半充满状态，结构稳定，
故答案为：9；Fe³⁺的价电子排布式为3d⁵，处于半充满状态，结构稳定；
（2）同一周期元素，元素的电负性随着原子序数增大而增大，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素第一电离能、电负性随着原子序数增大而减小，
所以第一电离能大小顺序是N＞O＞P，电负性大小顺序是O＞N＞P，
故答案为：N；O；
（3）含氮化合物NH₄SCN溶液是检验Fe³⁺的常用试剂，SCN^-中C原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，根据价层电子对互称理论判断C原子的杂化类型为sp，1个SCN^-中π键个数为2，则1mol的SCN^-中含π键的数目为2N_A，故答案为：sp；2；
（4）由链状结构可知每个P与3个O形成阴离子，且P的化合价为+5价，则形成的化合物化学式为NaPO₃，故答案为：NaPO₃；
（5）离子晶体熔沸点与晶格能成正比，晶格能与离子比较成反比、与电荷成正比，FeO和NiO相比，阴离子相同，阳离子所带电荷相同，但亚铁离子半径大于镍离子，所以FeO晶格能小，熔点低，
故答案为：＜；FeO和NiO相比，阴离子相同，阳离子所带电荷相同，但亚铁离子半径大于镍离子，所以FeO晶格能小，熔点低；
（6）原子与B原子的最近距离为a cm，为晶胞体长的$\frac{1}{4}$，晶胞体长等于棱长的$\sqrt{3}$倍，则晶胞棱长=$\frac{\frac{acm}{\frac{1}{4}}}{\sqrt{3}}$cm=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，
故答案为：$\frac{4a}{\sqrt{3}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、晶体熔沸点高低判断、元素周期律及原子核外电子排布等知识点，侧重考查学生分析判断、计算及空间想象能力，熟练掌握价层电子对互称理论、元素周期律、均摊法等基本理论是解本题关键，注意（6）中P原子与B原子的最近距离与晶胞体长的关系，为易错点．