Question

氮(N)、磷(P)、砷(As)等都是ⅤA族的元素，该族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题：

(1)化合物N₂H₄的电子式为___________________。

(2)As原子的核外电子排布式为_______________________。   

(3)P和S是同一周期的两种元素，P的第一电离能比S大，原因是_______________。

(4)NH₄⁺中H-N-H的健角比NH₃中H-N-H的键角大，原因是_________________。

(5)Na₃AsO₄中含有的化学键类型包括________；AsO₄^3-空间构型为________，As₄O₆的分子结构如图所示，则在该化合物中As的杂化方式是________________。

(6)白磷(P₄)的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图(小圆圈表示白磷分子)。己知晶胞的边长为acm，阿伏加德罗常数为N_Amol^-1，则该晶胞中含有的P原子的个数为_________，该晶体的密度为_______g·cm^-3(用含N_A、a的式子表示)。

Answer

ls22s22p63s23p63d104s24p3 或[Ar]3d104s24p3 P的p亚层是半充满状态，比较稳定，所以笫一电离能比硫的大 NH4+中的氮原子上均为成键电子，而NH3分子中的氮原子上有一对孤对电子，孤对电子和成键电子之间的排斥力强于成键电子和成键电子之间的排斥力，导致NH4+中H-N-H的键角比NH3中大 离子键、共价键 正四面体 SP3 16 496/(a3NA)

【解析】试题分析：本题主要考查电子式、原子核外电子排布式、第一电离能、杂化、价层电子对互斥原理、化学键类型、晶胞粒子数目、晶体密度计算等知识，考查考生对晶胞结构图的分析能力。

解析：（1）N2H4分子中存在N—N键，每个N原子还连接2个H原子。正确答案：。（2）As为33号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。正确答案：ls22s22p63s23p63d104s24p3 或[Ar]3d104s24p3 。（3）P的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，S的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，P元素的3p轨道处于半充满状态，比相邻的Si、S更难失去电子，所以P的第一电离能更大。正确答案：P的p亚层是半充满状态，比较稳定，所以第一电离能比硫的大。（4）NH4+、NH3中N原子都是采用sp3杂化，但是NH3分子中存在一对孤对电子，由于孤对电子对成对电子的斥力更大，所以NH3分子中H—N—H键角更小。正确答案：NH4+中的氮原子上均为成键电子，而NH3分子中的氮原子上有一对孤对电子，孤对电子和成键电子之间的排斥力强于成键电子和成键电子之间的排斥力，导致NH4+中H-N-H的键角比NH3中大。（5）Na3AsO4中，Na+与AsO43-之间形成离子键，AsO43-中，As与O之间形成共价键。AsO43-的As采用sp3杂化，空间构型为正四面体。从As4O6的结构可以看出，As的成键对为3，孤对数目为（5-3）/2=1，所以As的杂化方式仍然是sp3。正确答案：离子键 共价键、正四面体、SP3。（6）晶胞中含有P4分子数8×1/8+6×1/2=4，P原子数目为16 。晶胞体积 a3 cm3，所含粒子质量16×31/NA g，所以晶体密度为16×31/NA g÷a3 cm3=496/(a3NA) g/cm3。正确答案：16、 496/(a3NA)。

点睛：①同一周期从左到右，各元素第一电离能总体呈增大趋势，但是ns轨道全满、np轨道全满、半满状态时，该元素的电离能大于相邻的粒子。②晶胞在晶体中的各个方向上都可以重复排列，所以晶胞表面的原子都是与相邻的晶胞共用的，晶胞中原子数研究中，表面的原子只占到其中的几分之一，晶胞内部的原子则完全属于该晶胞。具体，常见的立方体的晶胞，顶点的原子晶胞占1/8，棱边上的原子晶胞占1/4，面上的原子晶胞占1/2。