Question

【化学―选修 3 物质结构与性质】

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）、锑（Sb）、铋（Bi）和Uup共计六种。

（1）氮族元素的外围电子排布式的通式为             ；基态磷原子中，电子占据的最高能层符号为          ，该能层具有的原子轨道数为          。

（2）PH₃分子的VSEPR模型为______________,键角NH₃      H₂O（填“>”、“<”或“=”)。

（3）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子中氮的杂化方式为         。

（4）从化合物NF₃和NH₃的结构与性质关系比较，回答它们两者如下性质差异原因：

①NF₃的沸点为－129℃，而NH₃的沸点为－33℃，其原因是                   。

②NH₃易与Cu²⁺反应，而NF₃却不能，其原因是                              。

（5）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层，磷化硼晶体的晶胞结构与金刚石类似，磷原子作面心立方最密堆积，则硼原子的配位数为________；已知磷化硼的晶胞边长a=" 478" pm，计算晶体中硼原子和磷原子的核间距（d_B-P）=__________pm（保留三位有效数字）。

Answer

（1）ns2np3M 9（2）（1）四面体形 ＞ （3）sp杂化

（4）①NH3分子间存在较强的氢键，而NF3分子间仅有较弱的范德华力

②NF3中F的高电负性，降低了N的最外层孤对电子云密度，所以NF3不能与Cu2+形成稳定配位键

（5）4 （dB-P）=1/4××a=207pm

【解析】试题分析：（1）氮族元素是第ⅤA族元素，则氮族元素的外围电子排布式的通式为ns2np3；P是15号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则基态磷原子中，电子占据的最高能层是第3层，能层符号为M ，该能层具有的原子轨道数为9。

（2）根据价层电子对互斥理论，PH3分子中价层电子对=3+(5-3)÷2=4，则PH3分子的VSEPR模型为四面体形,根据价层电子对互斥理论，NH3是三角锥形分子，有一对孤对电子，水是V形分子，有2对孤对电子，由于孤对电子对成键电子的斥力大，则键角NH3> H2O。

（3）氮的最高价氧化物N2O5为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子构型为平面正三角形，则阴离子是硝酸根离子（NO3-)，所以阳离子为NO2+，价层电子对=2+（4-4）÷2=2，则阳离子中氮的杂化轨道类型为sp杂化。

（4）①因为NH3分子间存在较强的氢键，而NF3分子间仅有较弱的范德华力，所以NF3的沸点比NH3的沸点为低。

②因为NF3中F的高电负性，降低了N的最外层孤对电子云密度，所以NF3不能与Cu2+形成稳定的配位键，所以NH3易与Cu2+反应，而NF3却不能。

（5）磷化硼晶体的晶胞结构与金刚石类似，磷原子作面心立方最密堆积，4个硼原子位于互不相邻的1/8晶胞的体心，这个小立方体的体心是B原子，4个顶点有4个P原子，则硼原子的配位数为4；根据磷化硼晶胞的特征，已知磷化硼的晶胞边长a=" 478" pm，则晶体中硼原子和磷原子的核间距（dB-P）=a/2×÷2=1/4××a="207pm" 。

考点：考查核外电子排布，原子轨道，杂化方式，物质沸点高低的判断，晶胞的计算等知识。