Question

17．氮、磷、砷、鈦的單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)生活中有重要的應(yīng)用．回答下列問題：
（1）基態(tài)磷原子有5種不同能量的電子．
（2）N、P、As電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镹＞P＞As，它們的氫化物沸點(diǎn)最高的為NH₃，原因?yàn)镹H₃分子間形成氫鍵．
（3）NO₃^-離子的空間構(gòu)型為平面正三角形，中心原子的雜化方式為sp²，NO₃^-離子有多種等電子體，請(qǐng)寫出一種CO₃^2-（SO₃、BF₃等）．
（4）鈦元素原子核外價(jià)電子排布圖為，含Ti³⁺的配合物的化學(xué)式為[TiCl（H₂O）₅]Cl₂•H₂O，其配離子中含有的化學(xué)鍵類型為極性共價(jià)鍵、配位鍵，該配離子的配位數(shù)為6．
（5）砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)如圖．晶胞中距離Ga原子等距且最近的Ga原子有12個(gè)，Ga與周圍等距且最近的As形成的空間構(gòu)型為正四面體．已知砷化鎵晶胞邊長(zhǎng)為a pm，其密度為ρg•cm^-3，則阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為$\frac{4×145}{ρ{a}^{3}×1{0}^{-30}}$（列出計(jì)算式即可）．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)磷原子核電子排布式為1s²2s²2p⁶2s²3p³，同一能級(jí)上的電子能量相同；
（2）元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，相同結(jié)構(gòu)的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高，如果分子間有氫鍵的，其沸點(diǎn)更高；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷NO₃^-的空間構(gòu)型及雜化方式；原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微粒是等電子體；
（4）Ti的核電荷數(shù)為22，根據(jù)基態(tài)Ti原子的電子排布式書寫價(jià)電子排布圖；根據(jù)配合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來分析其中的化學(xué)鍵，配位數(shù)：中心原子周圍的配位原子個(gè)數(shù)；
（5）根據(jù)晶胞的均攤原理計(jì)算晶胞中含有的As、Ga原子數(shù)，確定晶胞的化學(xué)式，根據(jù)晶胞的質(zhì)量與體積、再結(jié)合晶胞的密度公式計(jì)算．

解答 解：（1）磷原子核外有5個(gè)不同的能級(jí)，即有5種不同能量的電子，故答案為：5；
（2）N、P、As非金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镹＞P＞As，則N、P、As電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镹＞P＞As；NH₃、PH₃、AsH₃中沸點(diǎn)最高的是NH₃，因?yàn)镹H₃分子間形成氫鍵；故答案為：N＞P＞As；NH₃；NH₃分子間形成氫鍵；
（3）NO₃^-中N原子價(jià)層電子對(duì)=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，且不含孤電子對(duì)，為sp²雜化，所以是平面三角形結(jié)構(gòu)，與NO₃^-互為等電子體的有：CO₃^2-（SO₃、BF₃等），故答案為：平面正三角形；sp²；CO₃^2-（SO₃、BF₃等）；
（4）基態(tài)Ti原子的電子排布式為Is²2s²2p⁶3S²3p⁶3d²4s²（或[Ar]3d²4s²），則原子核外價(jià)電子排布圖為；配離子[TiCl（H₂O）₅]²⁺中含有非金屬原子之間的極性共價(jià)鍵以及配位鍵，中心離子是Ti³⁺，提供空軌道接受孤對(duì)電子，H₂O、Cl^-提供孤電子對(duì)為配體，2個(gè)氨氣分子，所以配位數(shù)為6，
故答案為：；極性共價(jià)鍵、配位鍵；6；
（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知與晶胞頂點(diǎn)Ga等距離且最近的Ga為晶胞表面中心Ga，則晶胞中距離Ga原子等距且最近的Ga原子有12個(gè)，Ga與周圍等距且最近的As的原子個(gè)數(shù)為4，形成的空間構(gòu)型為正四面體；晶胞中含有Ga的原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，As的原子個(gè)數(shù)為4，則晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×145}{{N}_{A}}g$，晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³，則晶胞的密度ρg•cm^-3=$\frac{4×145}{{N}_{A}}g$÷（a×10^-10）³cm³，則N_A=$\frac{4×145}{ρ{a}^{3}×1{0}^{-30}}$；
故答案為：12；正四面體；$\frac{4×145}{ρ{a}^{3}×1{0}^{-30}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題為物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查，涉及核外電子的排布、分子間作用力、分子的結(jié)構(gòu)與雜化類型、晶胞的計(jì)算等，中等難度．