Question

【题目】【化学——选修3：物质结构与性质】

第ⅤA族的氮、磷、砷等元素在化合物中常表现出多种价态，含第ⅤA族元素的化合物在科学研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：

（1）基态砷原子的核外电子排布式为____________，有__________个未成对电子。

（2）氨的沸点 （填“高于”或“低于”）膦（PH3）；AsCl3分子中中心原子的轨道杂化类型为_______。

（3）硝酸中酸根离子的空间构型是_________；HNO3比 HNO2酸性强的原因是__________________。

（4）氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，B、N和O相比，电负性较大的是_____；在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为_____。

（5）立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，立方氮化硼的晶体类型是______。立方氮化硼的晶胞如图所示，已知晶胞参数a=361.5 pm，立方氮化硼的密度是________ g·cm3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。

Answer 1

【答案】

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3（2分） 3（1分）

（2）高于（1分） sp3（2分）

（3）平面三角形（1分）

HNO3和HNO2可表示为(HO)NO2和(HO)NO，HNO2中的N为+3价，而HNO3中的N为+5价，正电性更高，导致N—O—H中O的电子更向N偏移，越易电离出H+（2分）

（4）O（1分） 共价键(或极性共价键)（1分） 分子间作用力(或范德华力) （1分）

（5）原子晶体（1分） （2分）

【解析】

试题分析：

（1）As是33号元素，在元素周期表中位于第四周期第ⅤA族，基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3，基态As原子有3个未成对的电子。

（2）氨气分子间存在氢键，分子间作用力强，所以氨的沸点高于膦（PH3）；根据价层电子对互斥理论，AsCl3中心原子As的σ键电子对数等于3，孤电子对数＝（53）÷2=1，则中心原子As是sp3杂化；

（3）硝酸根离子中N元素的价层电子对数是3，不存在共用电子对，其空间构型是平面三角形；HNO3和HNO2可表示为(HO)NO2和(HO)NO，HNO2中的N为+3价，而HNO3中的N为+5价，正电性更高，导致N—O—H中O的电子更向N偏移，越易电离出H+。

（4）因为同一周期元素，随着原子序数的增大，电负性逐渐增大，故电负性较大的是O；因为六方氮化硼的结构与石墨类似，故其晶体中也是分层结构，层间是分子间作用力，层内的B原子与N原子间是极性共价键。

（5）立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，立方氮化硼的晶体类型是原子晶体。根据均摊法及BN的化学式可推知，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子；因一个晶胞的体积是(361.5×1010)3 cm3，根据密度=质量÷体积可知晶胞的密度是g/cm3。