Question

【題目】氮族元素在化學領域具有重要的地位。請回答下列問題：

(1)基態氮原子的價電子軌道表示式為___________；第二周期的元素中，第一電離能介于B和N之間的元素有___________種。

(2)雌黃的分子式為As2S3，其分子結構如圖所示：As原子的雜化類型為___________。

(3)①向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍色沉淀，繼續加入氨水沉淀溶解，得到深藍色透明溶液，向該溶液中加入一定量的乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O固體。SO42-的空間構型為___________；[Cu(NH3)4]SO4·H2O固體中含有的化學鍵有___________(填標號)。

A.離子鍵 B.共價鍵 C.氫鍵 D.金屬鍵 E.配位鍵

若要確定[Cu(NH3)4]SO4·H2O是晶體還是非晶體，最科學的方法是進行___________實驗。

②已知NF3與NH3分子的空間構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2+形成配離子，原因是___________。

(4)大π鍵可用表示，其中n、m分別代表參與形成大π鍵的原子個數和電子數，如苯分子中大π鍵表示為。N2O分子中的大π鍵表示為_________________。

(5)立方氮化硼晶胞如圖，其密度為ρg/cm3，氮化硼的摩爾質量為Mg/mol，阿伏加德羅常數的值為NA，硼原子的半徑為r cm，則硼原子的空間占有率為____________________(用含有ρ、M、NA、r的代數式表示)。

Answer 1

【答案】 3 sp3 正四面體形 ABE X射線衍射 F的電負性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導致NF3中N原子對其孤電子對的吸引能力增強，難以形成配位鍵

【解析】

(1)N是7號元素，最外層有5個電子，即價電子是5，基態氮原子的價電子軌道表示式為；一般情況下，同周期元素隨原子序數增大，元素第一電離能呈增大趨勢，ⅡA族、ⅤA族元素第一電離能高于同周期相鄰元素的，第二周期第一電離能介于B和N之間的元素有Be、C、O 3種；

(2)雌黃的分子式為As2S3，在其分子結構每個As與3個S原子形成3個σ鍵、還含有1對孤電子對，雜化軌道數目為3+1=4，As雜化方式為sp3雜化；

(3)①SO42-的價電子對數=，形成四條雜化軌道，中心原子S原子的雜化方式為sp3，形成四面體結構，價電子對數=孤電子對數+配位原子數，可知孤電子對數為0，所以為正四面體結構；

[Cu(NH3)4]SO4·H2O固體中內界離子遇外界離子間通過離子鍵結合；在配位體NH3、H2O分子內及SO42-中含有共價鍵；NH3與中心離子Cu2+間通過配位鍵結合，所以該晶體中含有的化學鍵有離子鍵、共價鍵、配位鍵，序號為ABE。

若要確定[Cu(NH3)4]SO4·H2O是晶體還是非晶體，最科學的方法是進行X射線衍射實驗；

②已知NF3與NH3分子的空間構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2+形成配離子，這是由于F的電負性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導致NF3中N原子對其孤電子對的吸引能力增強，難以形成配位鍵；

(4)大π鍵可用表示，其中n、m分別代表參與形成大π鍵的原子個數和電子數，如苯分子中大π鍵表示為。N2O（與二氧化碳是等電子體）分子中的大π鍵表示為；

(5)晶胞中B原子數目=4、N原子數目=8×+6=4，二者原子數目之比為1：1，B原子配位數為4，則N原子配位數也是4。晶胞質量=，晶胞體積V===cm3；晶胞內B原子的總體積=4×cm3，所以硼原子的空間利用率=。