Question

5．氮族元素（Nitrogen group）是元素周期表VA 族的所有元素，包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi）和Uup共計六種．
（1）氮族元素的外圍電子排布式的通式為ns²np³；基態(tài)磷原子中，電子占據的最高能層符號為M，該能層具有的原子軌道數為9．
（2）PH₃分子的VSEPR模型為四面體形，鍵角NH₃＞H₂O（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）氮的最高價氧化物為無色晶體，它由兩種離子構成：已知其陰離子構型為平面正三角形，則其陽離子中氮的雜化方式為sp．
（4）從化合物NF₃和NH₃的結構與性質關系比較，回答它們兩者如下性質差異原因：
①NF₃的沸點為-129℃，而NH₃的沸點為-33℃，其原因是NH₃能形成氫鍵，NF₃只有范德華力．
②NH₃易與Cu²⁺反應，而NF₃卻不能，其原因是F的電負性大于N元素，NF₃中N-F成鍵電子對偏向于F原子，N原子上的孤對電子難與銅離子形成配離子．
（5）磷化硼是一種受到高度關注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層，磷化硼晶體的晶胞結構與金剛石類似，磷原子作面心立方最密堆積，則硼原子的配位數為4；已知磷化硼的晶胞邊長a=478pm，計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（d_B-P）=207pm（保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）氮族元素的外圍電子為其最外層上s、p能級電子；基態(tài)磷原子中，電子占據的最高能層符號為M，該能層有1個s軌道、3個p軌道、5個d軌道；
（2）PH₃分子中P原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷該分子的VSEPR模型，成鍵電子對和孤電子對之間的排斥力小于孤電子對之間的排斥力，據此判斷鍵角；
（3）氮的最高價氧化物為N₂O₅，由兩種離子構成，其中陰離子構型為平面正三角形，化學式應為NO₃^-，則其陽離子的化學式為：NO₂⁺，根據價層電子對互斥理論判斷原子雜化方式；
（4）①分子晶體中分子間含有氫鍵的物質熔沸點較高；
②NF₃中N-F成鍵電子對偏向于F原子，N原子上的孤對電子難與銅離子形成配離子；
（5）磷化硼結構如圖所示，該晶胞中B原子為4個、P原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，每個P原子連接4個B原子，每個B原子連接4個P原子，則硼原子的配位數為4；晶體中硼原子和磷原子的核間距（d_B-P）等該晶胞體對角線的$\frac{1}{4}$，據此計算．

解答 解：（1）氮族元素的外圍電子為其最外層上s、p能級電子，則氮族元素外圍電子排布式為ns²np³；
基態(tài)磷原子中，電子占據的最高能層符號為M，該能層有1個s軌道、3個p軌道、5個d軌道，所以有9個軌道，
故答案為：ns²np³；M；9；
（2）PH₃分子中P原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷該分子的VSEPR模型為四面體形，成鍵電子對和孤電子對之間的排斥力小于孤電子對之間的排斥力，氨氣分子中只含一個孤電子對、水分子中含有兩個孤電子對，所以鍵角NH₃＞H₂O，
故答案為：四面體形；＞；
（3）氮的最高價氧化物為N₂O₅，由兩種離子構成，其中陰離子構型為平面正三角形，化學式應為NO₃^-，則其陽離子的化學式為：NO₂⁺，其中心原子價電子對數為$\frac{5-1}{2}$=2，根據價層電子對互斥理論判斷原子雜化方式為sp，
故答案為：sp；
（4）①NH₃分子間存在氫鍵，作用力大，而NF₃只存在分子間作用力，兩種作用力前者較強，物質的沸點較高，
故答案為：NH₃能形成氫鍵，NF₃只有范德華力；
②F的電負性大于N元素，NF₃中N-F成鍵電子對偏向于F原子，N原子上的孤對電子難與銅離子形成配離子，所以NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，
故答案為：F的電負性大于N元素，NF₃中N-F成鍵電子對偏向于F原子，N原子上的孤對電子難與銅離子形成配離子；
（5）磷化硼結構如圖所示，該晶胞中B原子為4個、P原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，每個P原子連接4個B原子，每個B原子連接4個P原子，則硼原子的配位數為4，晶體中硼原子和磷原子的核間距（d_B-P）等該晶胞體對角線的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}\sqrt{3}$a=$\frac{1}{4}\sqrt{3}$×478pm=207pm，
故答案為：207．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、氫鍵、鍵角、微�？臻g構型、原子核外電子排布等知識點，側重考查學生知識應用、計算、空間想象能力，難點是晶胞計算，注意該晶胞中B-P原子核間距與體長關系，題目難度中等．