Question

【題目】氮、磷是植物生長所需的重要元素。回答下列問題：

（1）下列N原子電子排布圖表示的狀態中，能量由低到高的順序是____（填標號）。

（2）羥氨（NH2OH）可看成是氨分子內的一個氫原子被羥基取代的衍生物，分子中N的雜化類型是___。羥氨易溶于水，其主要原因是____。

（3）第一電離能I1(N)_____I1(P)（填“＞”“＜”“＝”），原因是_____。

（4）直鏈多磷酸根陰離子是由兩個或兩個以上磷氧四面體通過共用頂角氧原子連接起來的，如圖所示。則由n個磷氧四面體形成的這類磷酸根離子的通式為_____。

（5）氮化鍺具有耐腐蝕、硬度高等優點，晶體中鍺原子與氮原子之間存在明顯的s-p雜化現象，氮化鍺晶體屬于______晶體。一種氮化鍺晶胞的球棍模型如圖，其化學式為_____，若晶胞長方體的高為bpm，阿伏加德羅常數值為NA，晶體的密度為ρ g/cm3，則晶胞底面正方形的邊長為_______ pm（列出計算式）。

Answer 1

【答案】A＜C＜B＜D sp3雜化 羥氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵 ＞ N的原子半徑比P小，核對最外層電子的吸引力較大 [PnO3n+1](n+2)- 原子 Ge3N4 ×1015

【解析】

(1)原子核外電子排布中，如果電子所占的軌道能級越高，該原子能量越高，據此判斷；

(2)分子中N原子與3個原子相連，含有1個孤電子對；羥氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵，據此解答；

(3)根據原子半徑的大小，結合核對最外層電子的吸引力分析判斷；

(4)含有n個磷原子的多聚磷酸根離子，相當于是n個磷酸根離子中去掉了(n-1)氧原子，可以得出P與O原子關系，化合價代數和等于離子所帶電荷；

(5)根據氮化鍺具有耐腐蝕、硬度高等優點判斷晶體類型；根據分攤法計算晶胞中含有的鍺原子和氮原子數目，據此書寫氮化鍺的化學式；結合密度的計算公式分析解答。

(1)原子核外電子排布中，如果電子所占的軌道能級越高，該原子能量越高，軌道能量：1s＜2s＜2p，根據占據2p軌道電子的數目可知，A能量最低，D能量最高，根據占據2s軌道電子的數目可知，能量B＞C，因此能量由低到高的順序是A＜C＜B＜D，故答案為：A＜C＜B＜D；

(2)羥氨(NH2OH)可看成是氨分子內的一個氫原子被羥基取代的衍生物，分子中N原子與3個原子相連，含有1個孤電子對，采用sp3雜化；羥氨易溶于水，是因為羥氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵，故答案為：sp3雜化；羥氨分子與水分子均為極性分子，分子間都能形成氫鍵；

(3)N的原子半徑比P小，核對最外層電子的吸引力較大，因此第一電離能I1(N)＞I1(P) ，故答案為：＞；N的原子半徑比P小，核對最外層電子的吸引力較大；

(4)含有n個P原子的多聚磷酸根離子，相當于是n個磷酸根離子中去掉了(n-1)氧原子，O原子數目=3n-(n-1)=3n+1，所帶電荷為(-2)×(3n+1)+5n=-(n+2)，故由n個磷氧四面體形成的這類磷酸根離子的通式為：[PnO3n+1](2+n)-，故答案為：[PnO3n+1](2+n)-；

(5)氮化鍺具有耐腐蝕、硬度高等優點，符合原子晶體的特征，因此氮化鍺屬于原子晶體；晶胞中含有的鍺原子數目=10×+4×=6，氮原子數目=8，因此氮化鍺的化學式為Ge3N4；

設晶胞底面正方形的邊長為x pm，因為晶胞的質量=g，晶胞的體積=x2b pm3，則ρ g/cm3=，因此x2=×1030，解得x=×1015，故答案為：×1015。