氮族元素化合物在医药.纳米材料制备中应用广泛．(1)P元素的基态电子电子排布式为1s22s22p63s23p3(2)白磷的分子式为P4.其结构如图1所示.科学家目前合成了 N4分子.N 原子的杂化轨道类型是sp3.N-N-N 键的键角为60°,(3)N.P.As原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞P＞As．(4)HNO3.HNO2是氮元素形成的含氧酸.酸性较� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．氮族元素化合物在医药、纳米材料制备中应用广泛．
（1）P元素的基态电子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p³
（2）白磷的分子式为P₄，其结构如图1所示，科学家目前合成了 N₄分子，N 原子的杂化轨道类型是sp³，N-N-N 键的键角为60°；

（3）N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞P＞As．
（4）HNO₃、HNO₂是氮元素形成的含氧酸，酸性较强的是HNO₃，酸根中没有孤对电子的是NO₃^-，NO₂^-价电子构型是平面三角形．
（5）立方氮化硼晶体的结构如图2所示：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氮化硼；立方砷化镓晶体的晶胞边长为a pm，则其密度为$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}．{a}^{3}}$g•cm^-3（用含a的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值）．

分析（1）P原子核外有15个电子，根据构造原理书写基态P原子核外电子排布式；
（2）N₄分子中每个N原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化方式；该分子结构和白磷分子结构相同，为正四面体结构；
（3）同一主族元素，元素第一电离能随着原子序数增大而减小；
（4）同一非金属元素形成的含氧酸中，非羟基O原子个数越多该酸酸性越强，硝酸分子中非羟基氧原子个数大于亚硝酸，所以硝酸酸性较强，硝酸根离子中孤电子对个数=$\frac{5+1-3×2}{2}$=0、亚硝酸根离子中孤电子对个数=$\frac{5+1-2×2}{2}$=1，亚硝酸根离子价层电子对个数=2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3；
（5）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ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答解：（1）P原子核外有15个电子，根据构造原理书写基态P原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p³，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p³；
（2）N₄分子中每个N原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化方式为sp³；该分子结构和白磷分子结构相同，为正四面体结构，键角为60°，
故答案为：sp³；60°；
（3）同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能：N＞P＞As，
故答案为：N＞P＞As；
（4）同一非金属元素形成的含氧酸中，非羟基O原子个数越多该酸酸性越强，硝酸分子中非羟基氧原子个数大于亚硝酸，所以硝酸酸性较强，NO₃^-中孤电子对个数=$\frac{5+1-3×2}{2}$=0、亚硝酸根离子中孤电子对个数=$\frac{5+1-2×2}{2}$=1，亚硝酸根离子价层电子对个数=2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3，NO₂^-价电子构型是平面三角形；
故答案为：HNO₃；NO₃^-；平面三角形；
（5）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N＜As、B＜Ga，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4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g，晶胞密度为4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10cm）³=$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}．{a}^{3}}$g．cm^-3，
故答案为：氮化硼；$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}．{a}^{3}}$．

点评本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式判断、电离能、晶胞结构与计算、熔沸点比较等，（5）为易错点、难点，需要学生具备一定的空间想象，题目难度中等．

练习册系列答案

化学键	H-H	C-O	C≡O	H-O	C-H
键能/kJ．mol^-1	a	b	x	c	d

的能量变化，计算x=b+c+3d-2a-99．（用含a、b、c、d的代数式表示）
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在T₁、T₂、T₃三种温度下合成甲醇的规律．上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率α（CO）的关系如图1所示：

①T₁、T₂、T₃中，温度最高的是T₃．
②利用图中a点对应的数据，计算该反应在T₂温度下的平衡常数K=4L²•mol^-2．
若改变条件c（填序号），可使K=6L²•mol^-2，
a．增大压强 b增大反应物的浓度
c．降低温度 d．减小$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$
（3）用甲醇作燃料电池，其工作原理如图2所示．
①M区发生反应的电极反应式CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
②维持电流强度为0.5A，电池工作10分钟，理论上消耗甲醇$\frac{0.5×600}{96500×6}×32$g．（已知F=96500C•mol^-1，写出计算表达式即可）

17．目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），图1表示该反应过程中能量（单位为kJ•mol^-1）的变化．

（1）该反应为放热热反应，原因是反应物的总能量高于生成物的总能量．
（2）下列能说明该反应已经达到平衡状态的是BCE（填序号）
A．v （H₂）=3v（CO₂） B．容器内气体压强保持不变
C．v_逆（CO₂）=v_正（CH₃OH） D．容器内气体密度保持不变
E．1mol H-O键断裂的同时2mol C=O键断裂
（3）在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率
v （H₂）=0.225mol/（L．min）．达平衡时容器内平衡时与起始时的压强之比5：8 （或0.625）．
（4）甲醇、氧气在酸性条件下可构成燃料电池，其负极的电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=6H⁺+CO₂，与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，甲醇燃料电池的理论放电量是铅蓄电池的19.4倍（保留小数点后1位）．

14．

在某容积一定的密闭容器中，可逆反应A（g）+B（g）?xC（g）；△H＜0，符合如图（I）所示关系，由此推断对图（II）的正确说法是（　　）

	A．	p₃＜p₄，Y轴表示A的转化率
	B．	p₃＞p₄，Y轴表示混合气体的密度
	C．	p₃＜p₄，Y轴表示B的浓度
	D．	p₃＞p₄，Y轴表示混合气体的平均摩尔质量

1．原子序数小于36的A、B、C、D四种元素，A原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，B原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，C的基态原子中有4个未成对电子，D的原子序数比C大3．
回答下列问题：
（1）B的氢化物沸点比A的氢化物沸点高，其主要原因是NH₃分子间存在氢键．
（2）元素A的一种氧化物与元素B的一种氧化物互为等电子体（原子个数和电子个数均相等的为等电子体），元素B的这种氧化物的分子式是N₂O．
（3）C³⁺核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵．

11．研究NO₂、SO₂、CO 等大气污染气体的处理具有重要意义．

（1）NO₂可用水吸收，相应的化学方程式为3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．利用反应6NO₂+8NH₃ $?_{△}^{催化剂}$7N₂+12H₂O也可以处理NO₂．当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是67.2L．
（2）已知：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO （g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
则反应NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO （g）的△H=-41.8kJ•mol^-1，一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是b．
a．体系压强保持不变 b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃与NO的体积比保持不变 d．每消耗1mol SO₃的同时生成1mol NO₂
测得上述反应平衡时的NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=$\frac{8}{3}$．
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）．
①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示．该反应△H＜0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加得不偿失．
②甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图2所示：通入a气体的电极是原电池的负极（填“正”或“负”），其电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

18．用N_A表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）

	A．	32gO₂和32gO₃所含原子数目都为2N_A
	B．	标准状况下，11.2 L水中含有的原子数是1.5N_A
	C．	0.1 mol Fe参与化学反应转移的电子数一定为0.3N_A
	D．	在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的原子数相等

15．已知乙炔（C₂H₂）、苯（C₆H₆）、乙醛（C₂H₄O）的混合气体中含碳元素的质量分数为72%，则混合气体中氧元素的质量分数为（　　）

16．阻燃剂氢氧化铝受热分解时吸收热量，同时生成耐高温的氧化铝和水蒸气，起到防火作用．下列关于该阻燃剂防火原因的分析中错误的是（　　）

	A．	氢氧化铝受热分解时吸收燃烧物表面的热量
	B．	氢氧化铝分解生成的水蒸气稀释燃烧物表面的氧气
	C．	氢氧化铝受热分解吸收热量使可燃物的着火点降低
	D．	氢氧化铝分解生成的氧化铝覆盖在燃烧物表面，使燃烧物与O₂隔绝

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