Question

【题目】氮和砷均为重要的无机材料，在化工领域具有广泛的应用。

(1)基态As原子的价层电子的电子云轮廓图形状为________。同一周期As、Ge、Se三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________________。

(2)Na3AsO3中所含阴离子的立体构型为___________，写出一个与AsO33-具有相同空间构型和键合形式的分子____________________(填化学式)。

(3)在一定条件下NH3与CO2能合成尿素[CO(NH2)2]，尿素中C原子和N原子轨道的杂化类型分别为__________，_________；1mol尿素分子中，键的数目为___________。

(4)N2H4是火箭的燃料，与氧气的相对分子质量相同，它在常温常压下是液态，而氧气是气态，造成这种差异的主要原因是__________________。

(5)某砷镍合金的晶胞结构如图所示，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度=________g·cm-3，该晶体中与每个Ni原子距离最近的As原子有_______个。

Answer 1

【答案】球形、哑铃形(或纺锤形) As>Se>Ge 三角锥形 PCl3、PBr3、NF3、NCl3等 sp2 sp3 7NA N2H4分子间除存在范德华力还存在氢键，O2分子间只有范德华力，氢键比范德华力强 6

【解析】

本题考查了价层电子对互斥理论、氢键、晶体的相关计算等。

（1）基态As原子电子排布式为[Ar]3d104s24p3，价层电子为4s24p3，s轨道为球形，p轨道为哑铃形(或纺锤形)；同周期时，自左往右元素的第一电离能总体趋势越来越大，因而Se大于Ge的第一电离能，同时As的4p轨道电子为半充满，因而较为稳定，其第一电离能大于邻近的Ge和Se，故同一周期As、Ge、Se三种元素的第一电离能由大到小的顺序为As>Se>Ge；

（2）Na3AsO3中所含阴离子为AsO33-，中心原子As的价层电子对数为3+1/2(5+3-3×2)=4，因而为sp3杂化，又As存在一对孤电子对，因而空间构型为三角锥形，与AsO33-具有相同空间构型和键合形式的分子很多，例如PCl3、PBr3、NF3、NCl3等；

（3）尿素[CO(NH2)2]的结构简式为，C原子形成3个σ键和1个π键，不存在孤对电子，因而C原子为sp2杂化，N原子形成3个σ键，且存在一个孤电子对，为sp3杂化，1分子尿素分子中有7个σ键，故1mol尿素分子中，键的数目为7NA；

（4）N2H4与氧气都是分子晶体，一般其熔沸点和相对分子质量有关。虽然N2H4与氧气的相对分子质量相同，但还需考虑N2H4分子间除存在范德华力还存在氢键，O2分子间只有范德华力，氢键比范德华力强；

（5）晶胞内有2个As原子，Ni原子个数为2×+4×+2×+4×=2，因而晶胞内原子总质量m=g，晶胞体积V=a2c×1030cm3，晶胞密度等于=g·cm-3，晶胞是由两个完全相同的平行六面体上下推叠而成，例如下底最左边的Ni原子为六个这样的平行六面体所占有，每个这样的平行六面体含有1个As原子，因而该晶体中与每个Ni原子距离最近的As原子有6个。