Question

氮、磷、锌是与生命活动密不可分的元素。请回答下列问题：
(1)NH₃和pH₃都是极性分子，其中极性较大的是______，理由是______。
(2)NH₄NO₃是一种重要的化学肥料，其中N原子的杂化方式是______。
(3)氮化硼（BN)的一种晶体结构与金刚石相似，则B－N－B之间的夹角是____________。氮化砸的密度为3.52g/cm³，则B－N键的键长是______pm (只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为N_A)。
(4)已知磷酸分子中，P、O原子均满足最外层8个电子的稳定结构，则：
①P与非羟基O之间的共价键的形成方式是____________；
②中和20mL0.1mol/L次磷酸（H₃PO₂)溶液需要0.1mo/L NaOH溶液的体积恰好为20 mL,则H₃PO₂的结构式是____________。
(5)Zn²⁺基态时的电子排布式是______，ZnO和ZnS的晶体结构相似，其中熔点较高的是______,理由是________________________

Answer 1

（15分）（1）NH₃（1分）  N的电负性大于P （1分）（2）sp³杂化（1分）、sp²杂化 （1分）
（3）109°28′（1分）  ×10¹⁰（2分）
（4）①P原子提供孤对电子O原子提供空轨道形成配位键 （2分）
②（或）（2分）
（5）[Ar]3d¹⁰（1分）；ZnO （1分）；同属于离子晶体，O^2－半径小于S^2－，故ZnO晶格能大（或离子键强），熔点高 （2分）

试题分析：（1）由于N的电负性大于P的，即非金属性N强于P，所以NH₃和pH₃相比，其中极性较大的是NH₃。
（2）NH₄NO₃是由NH₄^＋和NO₃^－构成的离子化合物。其中NH₄^＋是正四面体形结构，N元素是sp³杂化。NO₃^－中N原子含有的孤对电子对数＝（5＋1－3×2）÷2＝0，所以NO₃^－是平面三角形结构，因此N原子的杂化方式是sp²杂化。
（3）氮化硼（BN)的一种晶体结构与金刚石相似，金刚石是正四面体形结构，因此氮化硼也是正四面体形结构，则B－N－B之间的夹角是109°28′。金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝8×+6×+4＝8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子。设B－N键长为x，立方体的边长是a，则（4x）²＝a²＋2a²，解得x＝a。又因为×N_A＝4，解得a＝，所以B－N键长是cm＝×10¹⁰pm。
（4）①由于磷酸分子中，P、O原子均满足最外层8个电子的稳定结构，所以P与非羟基O之间的共价键的形成方式是P原子提供孤对电子O原子提供空轨道形成配位键。
②中和20mL0.1mol/L次磷酸（H₃PO₂)溶液需要0.1mo/L NaOH溶液的体积恰好为20 ml，这说明次磷酸是一元酸，即含有1个羟基，所以次磷酸的结构式为（或）。
（5）锌的原子序数是30，则根据构造原理可知，Zn²⁺基态时的电子排布式是[Ar]3d¹⁰。ZnO和ZnS的晶体结构相似，均是离子晶体。由于O^2－半径小于S^2－半径，故ZnO晶格能大（或离子键强），熔点高，即其中熔点较高的是ZnO。