Question

1．氮（N）、磷（P）、砷（As）等都是ⅤA族的元素，該族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．回答下列問(wèn)題：
（1）化合物N₂H₄的電子式為．
（2）As原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³．
（3）P和S是同一周期的兩種元素，P的第一電離能比S大，原因是P的p亞層是半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以第一電離能比硫的大．
（4）NH₄⁺中H-N-H的健角比NH₃中H-N-H的鍵角大，原因是NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力．
（5）Na₃AsO₄中含有的化學(xué)鍵類型包括離子鍵、共價(jià)鍵；AsO₄^3-空間構(gòu)型為正四面體，As₄O₆的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，則在該化合物中As的雜化方式是sp³．
（6）白磷（P₄）的晶體屬于分子晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2（小圓圈表示白磷分子）．己知晶胞的邊長(zhǎng)為acm，阿伏加德羅常數(shù)為N_Amol^-1，則該晶胞中含有的P原子的個(gè)數(shù)為16，該晶體的密度為$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$  g•cm^-3（用含N_A、a的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）化合物N₂H₄為共價(jià)化合物，含有N-N、N-H鍵；
（2）As原子核外電子數(shù)為33，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（3）P的3p亞層是半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（4）NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力；
（5）Na₃AsO₄屬于離子化合物，酸根離子中含有共價(jià)鍵；AsO₄^3-中As原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{5+3-2×4}{2}$=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+0=4，據(jù)此判斷空間構(gòu)型；As₄O₆的分子中As原子形成3個(gè)As-O鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4；
（6）根據(jù)均攤法可知，晶胞中P₄分子數(shù)目為4，則晶胞中含有16個(gè)P原子，計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：（1）化合物N₂H₄為共價(jià)化合物，含有N-N、N-H鍵，電子式為，故答案為：；
（2）As原子核外電子數(shù)為33，根據(jù)能量最低原理，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（3）P的3p亞層是半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，第一電離能高于同周期相鄰元素的，第一電離能大于硫的，
故答案為：P的p亞層是半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以第一電離能比硫的大；
（4）NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力，故NH₄⁺中H-N-H的鍵角比NH₃中H-N-H的鍵角大，
故答案為：NH₄⁺中的氮原子上均為成鍵電子，而NH₃分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力；
（5）Na₃AsO₄屬于離子化合物，含有離子鍵，酸根離子中含有共價(jià)鍵；AsO₄^3-中As原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{5+3-2×4}{2}$=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+0=4，空間構(gòu)型為正四面體；As₄O₆的分子中As原子形成3個(gè)As-O鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，雜化類型為sp³雜化，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵；正四面體；sp³；
（6）根據(jù)均攤法可知，晶胞中P₄分子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞中P原子數(shù)目為4×4=16，晶胞質(zhì)量為16×$\frac{31}{{N}_{A}}$g，晶胞體積為（a cm）³，則晶胞密度為$\frac{4×\frac{31}{{N}_{A}}g}{（acm）^{3}}$=$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：16；$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力，涉及核外電子排布、電離能、價(jià)層電子對(duì)互斥聯(lián)立、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，難度中等，掌握均攤法進(jìn)行有關(guān)晶胞計(jì)算．