Question

【题目】“张亭栋研究小组”受民间中医启发，发现As2O3对白血病有明显的治疗作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)为第VA族元素，该族元素的化合物在研究和生产中有着许多重要用途。

(1)N原子的价电子排布式为______，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为______。

(2)NH3的沸点比AsH3的沸点高，原因是____________。

(3)立方氮化硼晶体(BN)，是一种超硬材料，有优异的耐磨性，其晶胞如图所示。

①立方氮化硼是_________晶体，晶体中N原子的杂化轨道类型为_________，A，B原子的配位数为_________。

②立方氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为_________。

(4)若立方氮化硼晶胞的边长为362 pm，则立方氮化硼的密度为_________g/cm3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。

Answer 1

【答案】2s22p3 N>P>As NH3能形成分子间氢键 原子 sp3杂化 4 3：1

【解析】

(1)氮原子的原子序数为7，最外层电子层是低层，其最外层电子排布式为2s22p3，主族元素N原子的最外层电子就是其价电子，即价电了排布式为2s22p3；N、P、As位于同一主族，随着原子序数逐渐增大，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强，原子的第一电离能逐渐减小，所以N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞P＞As；

(2)NH3的沸点比AsH3的沸点高，是因为氨分子间除存在分子间作用力外，还有氢键；

(3)①立方氮化硼晶体超硬、优异的耐磨性，所以立方氮化硼晶体为原子晶体；立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构、硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构，因此晶体中N原子的杂化轨道类型为sp3，原子的配位数为4；

②立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构、硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子，B原子最外层有3个电子，形成4个共价键，所以含有1个配位键，故B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为3：1；

(4)BN晶胞中N原子数为4，B原子数=8×+6×=4，BN晶胞的质量为m=g，立方氮化硼晶胞的体积V=(3.62×10-10cm)3，因此立方氮化硼的密度ρ=g/cm3。