Question

【题目】氮(N)、硝(P)、砷(As)等第VA族元素的化合物在研究和生产中有重要用途，请回答下列问题：

（1）基态砷原子的价电子排布图为________________，第三周期元素的原子中，第一电离能大于磷原子的有________________种。

（2）氮族元素氯化物RH3(NH3、PH3、AsH3)的某种性质随R的核电荷数的变化趋势如图所示，则Y轴可表示的氢化物(RH3)性质可能有________________(填序号)。

A.稳定性B.沸点时C.R－H键之间的键角D.分子间作用力E.还原性

（3）经测定发现，某种N2O5固体由NO2＋和NO3－两种离子组成，阳离子中N原子的杂化方式是________________杂化，阴离子的空间构型为________________。

（4）乙二胺(H2N－CH2－CH2－NH2)与CuCl2溶液可形成配离子(结构如图)。

Cu2＋的配位数为________________，1mol该配离子中含σ键为________________mol，乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，其原因是________________。

（5）通常认为Cu3N是离子晶体，其晶格能可通过图1的Born－Haber循环计算得到。通过图1中数据________________(填“能”或“不能”)计算出Cu原子的第一电离能，Cu3N晶格能为________________kJ·mol－1。

（6）Cu3N晶胞如图2所示，Cu＋的半径为apm，N3－的半径为bpm，Cu3N晶胞的密度为________________g·cm－3(列出计算式即可，阿伏加德罗常数的值用NA表示)。

Answer 1

【答案】 2 AC sp 平面正三角形 4 26 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键 不能 5643

【解析】

(1)根据基态电子排布规律，As原子的基态电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3，其价层电子排布式为：4s24p3，则基态砷原子的价电子排布图为；同周期元素第一电离能从左至右有逐渐增大的趋势，磷原子的基态电子排布式为：1s22s22p63s23p3，最外层电子3p轨道电子处于半满较稳定状态，第一电离能比同周期相邻的Si和S元素的大，第三周期元素的原子中，第一电离能最大的为零族元素Ar，则第一电离能大于磷原子的有Cl和Ar两种元素；

(2)A．N、P、As位于周期表同一主族，从上到下排列，根据元素周期律可知，非金属性越强，氢化物的稳定性越强，因此三种氢化物的稳定性逐渐降低，故A正确；

B．由于氨气分子间存在氢键，因此氨气的沸点最高，AsH3的相对分子质量大于PH3，AsH3沸点较高，与图像不符，故B错误；

C．N、P、As位于周期表同一主族，从上到下排列，根据元素周期律可知，非金属性越强，元素的电负性越强，电负性大的使电子对之间的斥力变大，键角越大，N、P、As电负性逐渐减小，R－H键之间的键角也逐渐减小，与图像相符，故C正确；

D．三种氢化物生成的晶体均是分子晶体，分子间作用力随相对分子质量的增加而增大，与图像不符，故D错误；

E．氢化物的还原性，主要比较阴离子的还原性，N、P、As位于周期表同一主族，从上到下非金属性减弱，元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，对应阴离子的还原性越弱，则氢化物的还原性越弱，与图像不符，故E错误；

答案选AC；

(3)NO2+中N原子价层电子对个数=2+=2、NO3-中N原子价层电子对个数=3+=3，根据价层电子对互斥理论判断，阳离子中N原子的杂化方式是sp，阴离子中N原子的杂化方式是sp2，空间构型为平面正三角形；

(4)根据图示，Cu2+与4个N原子形成配位键，则Cu2+的配位数为4；配位键和单键都是σ键，该配离子中含有4个配位键和22个单键，则1mol该该配离子含σ键为26mol；乙二胺分子之间形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键，乙二胺比三甲胺的沸点高的多；

(5)Cu原子的第一电离能为Cu(g)原子失去1个电子形成Cu+(g)所需要的能量，图示中只给出了固态铜原子失去电子的能量，铜原子由固态变为气态也有能量变化，图示中没有给出，故不能计算出Cu原子的第一电离能；Cu3N晶格能是Cu+、N3气态离子形成1molCu3N晶体释放的能量，设Cu3N的晶格能为akJmol1，根据盖斯定律，则：3285kJ/mol822kJ/molakJ/mol=3180kJ/mol，解得a=5643；

(6)由晶胞结构，白色球位于晶胞棱心，个数为×12=3，黑色球位于晶胞的顶点，个数为×8=1，白色球与黑色球个数比为3:1，可知顶点黑色球是N3，棱中心白色球是Cu+，结合图示，晶胞的边长为黑色球与白色球直径之和，已知：Cu＋的半径为apm，N3－的半径为bpm，则晶胞的边长=2×(a+b)pm=2×(a+b)×10-10 cm，则立方体晶胞的体积V=8×(a+b)3×10-30 cm3，故Cu3N晶胞的密度== g·cm－3。