Question

8．元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷（As）、銻（Sb）等．這些元素無論在研制新型材料，還是在制作傳統(tǒng)化肥、農藥等方面都發(fā)揮了重要的作用．請回答下列問題：
（1）N₄分子是一種不穩(wěn)定的多氮分子，其分解后能產生無毒的氮氣并釋放出大量能量，應用于制造推進劑或炸藥．N₄是由四個氮原子組成的氮單質，每個氮原子均為sp³雜化，則該分子的空間構型為正四面體，N-N鍵的鍵角為60°．
（3）N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為N＞P＞As（用元素符號表示）．
（4）天然氨基酸的命名常用俗名（根據來源與性質），例如，最初從蠶絲中得到的氨基酸叫絲氨酸[HOCH₂CH（NH₂）COOH]．觀察給出的結構簡式可知絲氨酸是（填“有”或“沒有”）手性異構體．
（5）砷化鎵為第三代半導體，以其為材料制造的燈泡壽命長，耗能少．已知立方砷化鎵晶胞的結構
如圖所示，其晶胞邊長為c pm，a位置As原子與b位置As原子之間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$cpm（用含c的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）N₄是由四個氮原子組成的氮單質，每個氮原子均為sp³雜化，4個N原子形成正四面體結構，每個含有1對孤對電子；
（2）同主族自上而下第一電離能減小；
（3）連接4個不同原子或原子團的碳原子為手性碳原子，具有手性碳原子的物質存在手性異構體；
（4）白色球與周圍的4個黑色球形成正四面體結構，過a與頂點黑色球的晶胞體對角線與過b與頂點黑色球的晶胞體對角線相交于晶胞體心，過白色球、面心黑色球的且平衡側面的平面將晶胞4等分，則白色球與頂點黑色距離等于白色球與晶胞體心距離相等，ab連線為體心與面對角線頂點黑色球形成的三角形的中位線，則ab長度為面對角線長度的$\frac{1}{2}$．

解答 解：（1）N₄是由四個氮原子組成的氮單質，每個氮原子均為sp³雜化，4個N原子形成正四面體結構，每個含有1對孤對電子，每個面均為正三角形，故N-N鍵的鍵角為60°，
故答案為：正四面體；60°；
（2）同主族自上而下第一電離能減小，故第一電離能：N＞P＞As，
故答案為：N＞P＞As；
（3）HOCH₂CH（NH₂）COOH分子中連接氨基、羧基的碳原子為手性碳原子，具有手性異構體，
故答案為：是；
（4）白色球與周圍的4個黑色球形成正四面體結構，過a與頂點黑色球的晶胞體對角線與過b與頂點黑色球的晶胞體對角線相交于晶胞體心，過白色球、面心黑色球的且平衡側面的平面將晶胞4等分，則白色球與頂點黑色距離等于白色球與晶胞體心距離相等，ab連線為體心與面對角線頂點黑色球形成的三角形的中位線，則ab長度為面對角線長度的$\frac{1}{2}$，晶胞邊長為c pm，則a位置As原子與b位置As原子之間的距離為$\sqrt{2}$c pm×$\frac{1}{2}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}$c pm，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$c．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及分子結構、雜化方式、電離能、晶胞計算等，（4）中計算為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數(shù)學計算能力．