Question

19．氮、磷、砷是原子序数依次增大的第VA族元素，它们的化合物有着独特的性质和重要用途．
（1）基态砷原子的核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s²4p³．氮、磷、砷的第一电离能顺序为N＞P＞As（填元素符号）．
（2）已知N₂O为直线形结构，结构式为N=N=O．则N₂O是极性（填“极性”或“非极性”）分子．中间的氮原子杂化轨道类型为sp杂化．
（3）已知下列数据：

物质	熔点/℃	沸点/℃	分解温度/℃
NH3	195.3	239.7	107.3
PH3	139.2	185.4	713.2

NH₃的熔、沸点均高于PH₃的原因是氨分子之间能形成氢键；PH₃的分解温度高于其沸点，其原因是PH₃分解需要破坏P-H键，PH₃气化需要破坏分子间作用力，而化学键比分子间作用力强得多．
（4）根据价层电子对互斥理论，氨分子中的键角＜（填“＞”“＜”或“=”）109°28°；PO_4^3-离子的空间构型为正四面体．
（5）磷化铝的结构与金刚石相似，其结构单元如图所示：经过计算，该晶体的化学式是AlP．

Answer 1

分析 （1）As为35号元素，据此书写基态核外电子排布式；同主族第一电离能顺序逐渐减小；
（2）N₂O的分子结构不对称，正负电荷的中心不重合，所以是极性分子；N₂O与CO₂互为等电子体，中间氮原子是中心原子，其杂化类型与C相同，都是sp杂化；
（3）氨分子间形成氢键，所以熔沸点较高；PH₃熔化或气化时所需克服的微粒间作用力，与其分解时所需克服的微粒间作用力是不相同的；
（4）孤对电子对σ键的排斥力＞σ键和σ键的排斥力，据此解答；计算出PO₄^3-离子的中心原子的价层电子对数判断即可；
（5）依据均摊法计算晶胞中各种原子的个数，确定化学式．

解答 解：（1）As为35号元素，其基态原子的核外电子排布式为：[Ar]3d¹⁰4s²4p³，同主族第一电离能顺序随着原子序数的递增而逐渐减小，故第一电离能：N＞P＞As，故答案为：[Ar]3d¹⁰4s²4p³；N、P、As；
（2）N₂O的结构式为N=N=O，由于它的分子结构不对称，正负电荷的中心不重合，所以是极性分子，N₂O为直线形分子，且与CO₂互为等电子体，中间氮原子是中心原子，其杂化类型与C相同，都是sp杂化，故答案为：极性；sp；
（3）由于NH₃分子之间存在氢键，所以NH₃的沸点高于PH₃，PH₃分解需要破坏P-H键，PH₃气化需要破坏分子间作用力，而化学键比分子间作用力强得多，故答案为：NH₃分子之间存在氢键；PH₃分解需要破坏P-H键，PH₃气化需要破坏分子间作用力，而化学键比分子间作用力强得多；
（4）氨气分子中存在1对孤电子对，孤对电子对σ键的排斥力＞σ键和σ键的排斥力，所以氨分子中的键角小于109°28′，PO₄^3-离子的中心原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4对，配位原子有4个，所以是正四面体结构，故答案为：＜； 正四面体；
（5）据图所知：每个结构单元中含有4个黑球，8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4个白球，故晶胞中磷原子与铝原子的个数比为1：1，所以晶体的化学式为AlP，故答案为：AlP．

点评 本题主要考查的是基态原子核外电子排布式、晶胞的计算、杂化类型的判断、氢键等知识，综合性较强，有一定难度．