Question

【化学--选修3：物质结构与性质】
VA族的氮、磷、砷（As）等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途．请回答下列问题：
（1）白磷单质的中P原子采用的轨道杂化方式是

sp³

；
（2）原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为

N＞P＞As

；
（3）As原子序数为

33

，其核外M层和N层电子的排布式为

3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³

；
（4）NH₃的沸点比PH₃

高

（填“高”或“低”），原因是

NH₃分子间存在较强的氢键，而PH₃分子间仅有较弱的范德华力

．
PO₄^3-离子的立体构型为

正四面体

；
（5）H₃PO₄的K₁、K₂、K₃分别为7.6×10^-3、6.3×10^-8、4.4×10^-13．硝酸完全电离，而亚硝酸K=5.1×10^-4，请根据结构与性质的关系解释：
①H₃PO₄的K₁远大于K₂的原因

第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离

；
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因

硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子

；
（6）NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为a cm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为

2

2

a

cm（用含有a的代数式表示）．
在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”（如图），可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为

1.83×10^-3

g （氧离子的半径为1.40×10^-10m）

Answer 1

分析：（1）白磷是正四面体结构，每个磷原子含有3个共价键和一个孤电子对，根据价层电子对确定其杂化方式；
（2）同一主族中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小；
（3）砷是33号元素，M层排了18个电子，N层排了5个电子，据此写出核外M层和N层电子的排布式；
（4）同一主族元素的氢化物中，氢化物的沸点随着其相对分子质量的增大而增大，但含有氢键的氢化物沸点比不含氢键的高，根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（5）含有相同的离子能抑制弱电解质的电离，硝酸与亚硝酸相比，存在一个N对O的配位键，因为这个配位键，使得N显更强的正电性，对羟基中H-O键的电子云的拉力更大，即极性更大，H更容易以质子的形式离去；
（6）根据氯化钠的结构知，氧离子和相邻的镍离子之间的距离为

1

2

a，距离最近的两个阳离子核间的距离是距离最近的氧离子和镍离子距离的

2

倍，根据图片知，每个氧化镍所占的面积=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，每个氧化镍的质量=

74.7

NA

g，每个氧化镍的质量乘以每平方米含有的氧化镍个数就是每平方米含有的氧化镍质量．

解答：解：（1）白磷分子中，每个磷原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采取sp³杂化，
故答案为：sp³；
（2）N、P、As属于同一主族，且原子序数依次增大，原子序数越大，其最外层电子越容易失去，其电离电离能越小，所以这三种元素的第一电离能大小顺序是N＞P＞As，故答案为：N＞P＞As；
（3）砷的原子序数是33，M层排了18个电子，N层排了5个电子，所以其核外M层和N层电子的排布式为3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案为：33，3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（4）氨气的沸点高于高PH₃，因为NH₃分子间存在较强的氢键，而PH₃分子间仅有较弱的范德华力，导致氨气的沸点比PH₃高，PO₄^3-离子价层电子对=4+

1

2

（5+3-4×2）=4，且没有孤电子对，所以其空间构型是正四面体，
故答案为：高，NH₃分子间存在较强的氢键，而PH₃分子间仅有较弱的范德华力，正四面体；
（5）①磷酸能分步电离，第一步电离出的氢离子抑制了第二步电离，所以H₃PO₄的K₁远大于K₂，
故答案为：第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离；
②硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子，则酸性较大，
故答案为：硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子；
（6）根据氯化钠的结构知，氧离子和相邻的镍离子之间的距离为

1

2

a，距离最近的两个阳离子核间的距离是距离最近的氧离子和镍离子距离的

2

倍，所以其距离是

2

2

acm；
根据图片知，每个氧化镍所占的面积=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，则每平方米含有的氧化镍个数=

1

1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°

，每个氧化镍的质量=

74.7

NA

g，所以每平方米含有的氧化镍质量=

74.7

NA

×

1

1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°

=

74.7

6.02×1023×(2×1.40×10-10)2Sin600

=1.83×10-3，
故答案为：

2

2

a，

74.7

6.02×1023×(2×1.40×10-10)2Sin600

=1.83×10-3．

点评：本题考查较综合，涉及电子排布式的书写、杂化方式的判断、晶胞的计算等知识点，难度较大，难点是晶胞的计算，注意（6）中氧化镍化学式的平面结构是平行四边形，而不是三角形，为易错点．