Question

2．中学化学常见元素氮、磷、钾与氢、氧、卤素等能形成多种化合物．
回答下列问题：
（1）氮、磷、钾三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞P＞K（用元素符号表示）．
（2）叠氮酸（HN₃）是一种弱酸，可电离出H⁺和N₃^-．
①N₃^-的立体构型是直线形：与N₃^-互为等电子体的一种分子是N₂O或CO₂或CS₂等（填分子式）．
②叠氮化物能与Co³⁺形成[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄，该配合物中心离子的配位数为6；基态钴原子的价层电子排布式为3d⁷4s²
（3）磷能形成多种含氧酸，某资料认为次磷酸的结构如图1．按此结构，P原子采用的杂化方式为sp³，次磷酸分子中σ键与π键数目之比为5：1，次磷酸属于弱酸（填“强”或“弱”），lmol次磷酸最多能与1mo1NaOH发生中和反应．
（4）己知钾的一种化合物KIC1₂受热可分解，倾向于生成晶格能更大的物质．则下列化学反应更易发生的是AA．KICl₂=KCl+ICl  B．KICl₂=KI+Cl₂
（5）钾在氧气中燃烧时得到多种氧化物，其中一种是面心立方结构，晶胞结构如图2所示．若该氧化物的密度是ρg．cm^-3，则晶胞中最近的两个钾离子间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$cm（只要求列算式，不必计算出数值，用N_A表示阿伏加德罗常数的值）．

Answer 1

分析 （1）同主族自上而下第一电离能减小，金属性越强，第一电离能越小；
（2）①原子个数相等且价电子数相等的微粒为等电子体，N₃^-与CO₂互为等电子体，二者结构相似；
②[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中配体为N₃^-、NH₃；根据能量最低原理书写基态钴原子的价层电子排布式；
（3）由次磷酸的结构可知，P原子成4个σ键、没有孤电子对；单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；
分子中羟基氧与非羟基数目一般相差2为强酸；只有羟基中H发生电离，与氢氧化钠发生反应；
（4）离子晶体的晶格能与离子半径成反比，与离子所带电荷成正比；
（5）根据原子之间存在的化学键知，黑色小球表示K原子，白色球表示O原子，根据均摊法计算晶胞中K原子数目、氧原子数目，进而计算晶胞的质量，再结合m=ρV计算晶胞体积，而晶胞棱长b=$\root{3}{V}$，顶点K原子与面心K原子之间的距离最近，该距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$b．

解答 解：（1）同主族自上而下第一电离能减小，金属性越强，第一电离能越小，故第一电离能：N＞P＞K，
故答案为：N＞P＞K；
（2）①原子个数相等且价电子数相等的微粒为等电子体，则与N₃^-互为等电子体的分子有：N₂O或CO₂或CS₂等，N₃^-与CO₂互为等电子体，二者结构相似，为直线型结构，
故答案为：直线型；N₂O或CO₂或CS₂等；
②[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中配体为N₃^-、NH₃，中心离子的配位数为1+5=6；
Co原子核外电子数为27，根据能量最低原理，基态钴原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²，价电子排布式为3d⁷4s²，
故答案为：6；3d⁷4s²；
（3）由次磷酸的结构可知，P原子成4个σ键、没有孤电子对，杂化轨道数目为4，P原子采用的杂化方式为 sp³；P原子形成3个单键、1个双键，氧原子与H原子之间形成单键，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，次磷酸分子中σ键与π键数目之比为5：1；分子中羟基氧与非羟基数目一般相差2为强酸，而次磷酸中羟基氧与非羟基数目相等，属于弱酸；只有羟基中H发生电离，与氢氧化钠发生反应，lmol次磷酸最多能与1mo1NaOH发生中和反应，
故答案为：sp³；5：1；弱；1；
（4）已知KICl₂不稳定，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，而离子电荷越多、半径越小晶格能越大，晶格能KCl＞KI，所以发生的反应为KICl₂=KCl+ICl，故选：A；
（5）根据原子之间存在的化学键知，黑色小球表示K原子，白色球表示O原子，该晶胞中K原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子个数=（2+12×2×$\frac{1}{4}$）=8，该晶胞中K、O原子个数之比=4：8=1：2，则化学式为KO₂，晶胞的质量为$\frac{4×39+8×16}{{N}_{A}}$g，密度是ρg．cm^-3，晶胞棱长b=$\root{3}{\frac{\frac{4×39+8×16}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm=$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$cm，顶点K原子与面心K原子之间的距离最近，该距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$b=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{284}{ρ{N}_{A}}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及电离能、核外电子排布、化学键、等电子体、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，（5）中计算为易错点，对学生空间想象与数学计算能力有一定的要求，难度中等．