Question

6．氮、氧、磷、鐵是與生命活動(dòng)密切相關(guān)的元素．回答下列問題
（1）P的基態(tài)原子最外電子層具有的原子軌道數(shù)為9，F(xiàn)e³⁺比Fe²⁺穩(wěn)定的原因是Fe³⁺的價(jià)電子排布式為3d⁵，處于半充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定．
（2）N、O、P三種元素第一電離能最大的是N，電負(fù)性最大的是O．
（3）含氮化合物NH₄SCN溶液是檢驗(yàn)Fe³⁺的常用試劑，SCN^-中C原子的雜化類型為sp，1mol的SCN^-中含π鍵的數(shù)目為2N_A．
（4）某直鏈多磷酸鈉的陰離子呈如圖1所示的無限單鏈狀結(jié)構(gòu)，其中磷氧四面體通過共用頂點(diǎn)的氧原子相連，則該多磷酸鈉的化學(xué)式為NaPO₃．

（5）FeO、NiO的晶體結(jié)構(gòu)均與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相同，其中Fe²⁺與Ni²⁺的離子半徑分別為7.8×10^-2nm、6.9×10^-2nm，則熔點(diǎn)FeO＜NiO（填“＜”、“＞”或“=”），原因是FeO和NiO相比，陰離子相同，陽離子所帶電荷相同，但亞鐵離子半徑大于鎳離子，所以FeO晶格能小，熔點(diǎn)低．
（6）磷化硼是一種超硬耐磨的涂層材料，其晶胞如圖2所示．P原子與B原子的最近距離為a cm，則磷化硼晶胞的邊長為$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm．（用含a的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 （1）P的基態(tài)原子最外電子層具有的原子軌道為1個(gè)1s、1個(gè)2s、3個(gè)2p、1個(gè)3s、3個(gè)3p；軌道中電子處于半滿、全滿、全空時(shí)該微粒最穩(wěn)定；
（2）同一周期元素，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大，其第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素第一電離能、電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而減小；
（3）含氮化合物NH₄SCN溶液是檢驗(yàn)Fe³⁺的常用試劑，SCN^-中C原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互稱理論判斷C原子的雜化類型，1個(gè)SCN^-中π鍵個(gè)數(shù)為2；
（4）由鏈狀結(jié)構(gòu)可知每個(gè)P與3個(gè)O形成陰離子，且P的化合價(jià)為+5價(jià)，以此判斷形成的化合物的化學(xué)式；
（5）離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子比較成反比、與電荷成正比；
（6）原子與B原子的最近距離為a cm，為晶胞體長的$\frac{1}{4}$，晶胞體長等于棱長的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）P的基態(tài)原子最外電子層具有的原子軌道為1個(gè)1s、1個(gè)2s、3個(gè)2p、1個(gè)3s、3個(gè)3p，則P的基態(tài)原子最外電子層具有的原子軌道數(shù)=1+1+3+1+3=9；軌道中電子處于半滿、全滿、全空時(shí)該微粒最穩(wěn)定，F(xiàn)e³⁺的價(jià)電子排布式為3d⁵，處于半充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，
故答案為：9；Fe³⁺的價(jià)電子排布式為3d⁵，處于半充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；
（2）同一周期元素，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大，其第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素第一電離能、電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而減小，
所以第一電離能大小順序是N＞O＞P，電負(fù)性大小順序是O＞N＞P，
故答案為：N；O；
（3）含氮化合物NH₄SCN溶液是檢驗(yàn)Fe³⁺的常用試劑，SCN^-中C原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互稱理論判斷C原子的雜化類型為sp，1個(gè)SCN^-中π鍵個(gè)數(shù)為2，則1mol的SCN^-中含π鍵的數(shù)目為2N_A，故答案為：sp；2；
（4）由鏈狀結(jié)構(gòu)可知每個(gè)P與3個(gè)O形成陰離子，且P的化合價(jià)為+5價(jià)，則形成的化合物化學(xué)式為NaPO₃，故答案為：NaPO₃；
（5）離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子比較成反比、與電荷成正比，F(xiàn)eO和NiO相比，陰離子相同，陽離子所帶電荷相同，但亞鐵離子半徑大于鎳離子，所以FeO晶格能小，熔點(diǎn)低，
故答案為：＜；FeO和NiO相比，陰離子相同，陽離子所帶電荷相同，但亞鐵離子半徑大于鎳離子，所以FeO晶格能小，熔點(diǎn)低；
（6）原子與B原子的最近距離為a cm，為晶胞體長的$\frac{1}{4}$，晶胞體長等于棱長的$\sqrt{3}$倍，則晶胞棱長=$\frac{\frac{acm}{\frac{1}{4}}}{\sqrt{3}}$cm=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，
故答案為：$\frac{4a}{\sqrt{3}}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、晶體熔沸點(diǎn)高低判斷、元素周期律及原子核外電子排布等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷、計(jì)算及空間想象能力，熟練掌握價(jià)層電子對互稱理論、元素周期律、均攤法等基本理論是解本題關(guān)鍵，注意（6）中P原子與B原子的最近距離與晶胞體長的關(guān)系，為易錯(cuò)點(diǎn)．