Question

【題目】氮的化合物在農藥生產及工業制造業等領域用途非常廣泛，請根據提示回答下列相關問題：

（1）基態氮原子的價層電子排布式為__________________，碳、氮、氧元素的第一電離能由小到大的順序為_________________（用元素符號表示）。

（2）NH4Cl中氮原子的雜化方式為____________，與NH4＋互為等電子體的一種非極性分子的化學式為_______________。

（3）NH4Cl受熱易分解產生氨氣，向CuSO4溶液中通入氨氣至過量，產生藍色沉淀，隨后沉淀溶解得到深藍色溶液，該溶液中存在的配離子的結構式為___________________。

（4）氨（NH3）和膦（PH3）是兩種三角錐形氣態氫化物，其鍵角分別為107°和93.6°，試分析PH3的鍵角小于NH3的原因__________________________________________________。

（5）第VA族氣態氫化物沸點如下圖所示，試解釋沸點PH33，PH333的原因____________________________________________________________________。

（6）氮化鎵是具有重要應用價值的半導體，其部分晶體結構如下圖所示，每個晶胞中Ga原子個數為____個，若晶胞底邊長為a nm，高為c nm，則氮化鎵的晶體密度為___________g/cm3

（用含a、c的代數式表示，阿伏加德羅常數用NA表示）。

Answer 1

【答案】 2s22p3 C＜O＜N sp3 CH4 N的電負性強于P，對成鍵電子對吸引能力更強，成鍵電子對離中心原子更近，成鍵電子對之間距離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而PH3的鍵角小于NH3。 NH3分子間存在氫鍵、分子結構相似，相對分子質量不斷增大，分子間作用力不斷增強 6 g/cm3

【解析】（1）氮元素的核電荷數為7，其原子最外層有5個電子，則基態氮原子的價層電子排布式為2s22p3，碳、氮、氧元素均為第二周期主族元素，第一電離呈增大趨勢，但氮的2p軌道為半充滿結構，相對穩定，第一電離偏大，則三種元素的第一電離能由小到大的順序為C＜O＜N；

（2）NH4+離子中價層電子對=4+=4，所以中心原子原子軌道為sp3雜化，其VSEPR模型為正四面體，該離子中含有不孤電子對，所以其空間構型為正四面體，NH4+中電子數為：7+4-1=10，原子數為5，CH4中電子數為：6+4=10，原子數為5，和NH4+是等電子體；

（3）向CuSO4的水溶液中逐滴加入氨水，離子方程式為：Cu2++2NH3H2O=Cu（OH）2↓+2H2O，至過量，觀察到溶液由天藍色最終變為深藍色，生成[Cu（NH3）4]2+，反應的離子方程式為：Cu（OH）2+4NH3H2O=[Cu（NH3）4]2++2OH-+4H2O，[Cu（NH3）4]2+的結構式為；

（4）氨（NH3）和膦（PH3）是等電子體結構相似，但N的電負性強于P，對成鍵電子對吸引能力更強，成鍵電子對離中心原子更近，成鍵電子對之間距離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而PH3的鍵角小于NH3。

（5）第VA族氣態氫化物結構相似，均為分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越大，沸點越高，但NH3分子間存在氫鍵，其沸點最高；

（6）每個晶胞中Ga原子個數為12×+2×+3=6，N原子為6×+4=6，每個晶胞中含有6個GaN，每個晶胞的質量為，晶胞的體積為a2cnm3=a2c×10-21cm3；晶胞的密度為÷[a2c×10-21cm3]=g/cm3。