N.P.As等元素的化合物在生产和研究中有许多重要用途．请回答下列问题:(1)意大利罗马大学的[FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子.该分子的空间构型与P4类似.其中氮原子的轨道杂化方式为sp3.N-N键的键角为60°．(2)基态砷原子的价电子排布图为.砷与同周期相邻元素的第一电离能由大到小的顺序为As＞Se＞Ge．(3)配位原子对孤对� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．

N，P，As等元素的化合物在生产和研究中有许多重要用途．请回答下列问题：
（1）意大利罗马大学的[FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N₄分子，该分子的空间构型与P₄类似，其中氮原子的轨道杂化方式为sp³，N-N键的键角为60°．
（2）基态砷原子的价电子排布图为

，砷与同周期相邻元素的第一电离能由大到小的顺序为As＞Se＞Ge．
（3）配位原子对孤对电子的吸引力越弱，配体越容易与过渡金属形成配合物．PH₃与NH₃的结构相似，和过渡金属更容易形成配合物的是PH₃（填“PH₃”或“NH₃”）．
（4）SCl₃⁺和PCl₃是等电子体，SCl₃⁺的空间构型是三角锥形．S-Cl键键长＜P-Cl键键长（填“＞”、“=”或“＜”），原因是S 原子半径小于P原子半径，故 S-Cl 键要比 P-Cl 键短．
（5）砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少．已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，砷化镓的化学式为GaAs．若该晶体的密度为ρg•cm^-3，设N_A为阿伏加德罗常数的值，则a、b的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{580}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（用含ρ和N_A的代数式表示）．

分析（1）N₄分子的空间构型与P₄类似，4个N原子形成正四面体构型，每个N原子形成3个N-N键，还含有1对孤对电子；
（2）As元素处于第四周期VA族，价电子排布式为4s²4p³，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；As原子4p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（3）元素的电负性越小，对孤电子对吸引越弱，越容易形成配位键；
（4）PCl₃中P原子形成3个P-Cl键，含有1对孤对电子，其空间结构三角锥形，而等电子体的结构相似；
原子半径越小，原子之间形成的共价键越短；
（5）利用均摊法计算晶胞中含有Ga原子、As原子数目，可以确定其化学式；
As原子与周围的4个Ga原子形成正四面体，As原子与晶胞顶点Ga原子连线处于晶胞题对角线上，且Ga原子与As原子之间的距离为晶胞体对角线长度的$\frac{1}{4}$倍，所以晶胞的体对角线为晶胞棱长的$\sqrt{3}$倍，结合晶胞中含有原子数目，表示出晶胞质量，再根据m=ρV计算晶胞棱长．

解答解：（1）N₄分子的空间构型与P₄类似，4个N原子形成正四面体构型，每个N原子形成3个N-N键，还含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，故N原子采取sp³杂化，每个面均为正三角形，故N-N键的键角为60°，
故答案为：sp³；60°；
（2）As元素处于第四周期VA族，价电子排布式为4s²4p³，价电子排布图为：，
As原子4p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：As＞Se＞Ge，
故答案为：；As＞Se＞Ge；
（3）P元素的电负性比N元素的小，P原子对孤电子对吸引更弱，容易给出孤对电子形成配位键，
故答案为：PH₃；
（4）PCl₃中P原子形成3个P-Cl键，含有1对孤对电子，其空间结构三角锥形，而等电子体的结构相似，SCl₃⁺的空间构型是三角锥形，
S 原子半径小于P原子半径，故 S-Cl 键要比 P-Cl 键短
故答案为：三角锥形；S 原子半径小于P原子半径，故 S-Cl 键要比 P-Cl 键短；
（5）晶胞中含有Ga原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，As原子数目为4，故化学式为GaAs，
As原子与周围的4个Ga原子形成正四面体，As原子与晶胞顶点Ga原子连线处于晶胞题对角线上，且Ga原子与As原子之间的距离为晶胞体对角线长度的$\frac{1}{4}$倍，所以晶胞的体对角线为晶胞棱长的$\sqrt{3}$倍，晶胞质量为4×$\frac{70+75}{{N}_{A}}$g，则晶胞棱长=$\root{3}{\frac{4×\frac{70+75}{{N}_{A}}}{ρg•c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{580}{ρ{N}_{A}}}$cm，故a、b的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{580}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{580}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案为：GaAs；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{580}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰．

点评本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型、电离能、配位键、晶胞计算计算等，（5）中距离计算为易错点、难点，注意利用过原子的平面将晶胞四等份确定ab距离与晶胞体对角线长度关系，需学生具备一定的空间想象与数学计算能力．

练习册系列答案

实验1：连接装置A-B-C-D，检查气密性，按图示加入试剂（装置B盛0.5000mol/L盐酸70.00mL）．通入N₂排尽空气后，于260℃加热装置A一段时间，停止加热，冷却，停止通入N₂．品红溶液不褪色，取下装置B，加入指示剂，用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH溶液25.00 mL．经检验滴定后的溶液中无SO₄^2-．
①仪器X的名称是圆底烧瓶．
②装置B内溶液吸收气体的物质的量是0.03mol
实验2：连接装置A-D-B，检查气密性，按图2示重新加入试剂．通入N₂排尽空气后，于400℃加热装置A至（NH₄）₂SO₄完全分解无残留物，停止加热，冷却，停止通入N₂．观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体．经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-．进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物．
③检验装置D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-的实验操作和现象是取少许D溶液于试管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入盐酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性气味的气体，说明D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-．
④装置B内溶液吸收的气体是NH₃．
⑤（NH₄）₂SO₄在400℃分解的化学方程式是3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NH₃↑+N₂↑+3SO₂↑+6H₂O↑．

1．以下化学反应框图中的物质均为中学化学常见的物质，根据图示转化关系填空：

（1）写出下列物质的化学式：A：Al，B：Fe₂O₃ F：Fe（OH）₂．
（2）写出下列反应的离子方程式：D→I：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，H→J：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

18．下列物质的包装箱应贴上如图标志的是（　　）

5．工业上常采用固体碱熔氧化法用铬铁矿粉制备重铬酸钾，铬铁矿的主要成分为 FeO•Cr₂O₃，还含有 SiO₂、Al₂O₃ 等杂质．实验室现欲模拟此过程，具体流程如下：

已知：①NaFeO₂ 遇水强烈水解；②重铬酸钾为橙红色三斜晶体或针状晶体，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性；③2CrO₄ ^2-+2H⁺?Cr₂O₇ ^2-+H₂O．请回答以下问题：
（1）灼烧操作一般在坩埚中进行，下列物质适合用来制作此实验坩埚材料的是A
A．铁 B．氧化铝 C．石英 D．陶瓷
（2）铬铁矿经粉碎处理的目的是增大反应物的表面积，加快反应速率
（3）滤渣 1 为红褐色固体，滤液 1 的成分除 Na₂CrO₄、NaOH 外，还含有（填化学式）实验中将滤液 1 调节 pH=7～8 的目的是促进AlO₂^-、和SiO₃^2-水解转化为Al（OH）₃、H₂SiO₃沉淀．
（4）通过途径 I 从 Na₂CrO₄溶液中获得 K₂Cr₂O₇晶体，必须进行的操作步骤有：酸化→加 KCl 固体→蒸发浓缩→操作 a→过滤→洗涤→干燥．
①“酸化”操作时可选择的酸是稀硫酸
②操作 a 的名称是冷却结晶．在此步操作过程中如果溶液出现过饱和现象，可采用加入晶体、摩擦烧杯壁或用玻璃棒搅拌等方法促进晶体析出．
（5）已知实验取用的铬铁矿 38.0g，其中含 Cr₂O₃40%，最终获得 K₂Cr₂O₇ 晶体 20.9g，则产率为71.1%．

15．根据已学知识，请你回答下列问题：
（1）写出原子序数最小的第Ⅷ族元素原子的原子结构示意图

．
（2）写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：Si或S．
（3）该元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的外围电子排布式为4s²4p⁴，该元素的名称是硒．
（4）已知下列化学键的键能：Si-O：460kJ/mol，Si-Si：175kJ/mol，O=O：498kJ/mol，则反应：Si+O₂=SiO₂的反应热△H=-892KJ/mol．
（5）写出二氧化硫和水合氢离子中S原子，O原子分别采用sp²和sp³杂化形式，其空间构型分别为V形和三角锥形．
（6）用氢键表示法表示HF水溶液中的所有氢键F-H…F、F-H…O、O-F…F、O-H…O．

2．关于晶体的下列说法正确的是（　　）

	A．	任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
	B．	原子晶体中只含有共价键
	C．	原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
	D．	分子晶体中只含有范德华力

19．利用如图制取氨气并完成喷泉实验（图中部分夹持装置略去）．

（1）实验室制取氨气的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O．
（2）要得到干燥的氨气可选用碱石灰做干燥剂．
（3）图（1）中棉花的作用是防止生成的氨气与空气发生对流，使收集到的氨气不纯．如何检验氨气是否收集满：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近管口，若有白烟表示集满了（或用湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若变蓝表示收集满了）．
（4）用图（2）装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是挤出胶头滴管中的水进入烧瓶，打开止水夹
若实验结束后水充满整个烧瓶，则标准状况下，烧瓶内溶液的物质的量浓度为0.045mol/L（保留小数点后三位）．

20．图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是（　　）

	A．	X的氢化物形成的晶体中存在的最强作用力是分子间作用力
	B．	R的气态氢化物溶于水，离子键断裂
	C．	W的气态氢化物是离子化合物
	D．	Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应

试题分类