Question

12．氮磷砷銻鉍位于周期表第ⅤA族，它們的單質及其化合物在社會生產生活中有廣泛應用，請回答有關問題：
（1）基態氮原子價電子排布圖為：．
（2）白磷空間構型為正四面體，P原子的雜化方式為sp³，31g白磷分子中含有1.5N_A個P-P．
（3）N與S元素可形成一種相對分子質量為184的化合物，其中N的質量分數約為30%．該化合物的化學式為N₄S₄，As也有多種硫化物，其中最高價硫化物的化學式為AsS₃．與AsO₄^3-互為等電子體的離子有PO₄^3-、SO₄^2-（任寫兩個）．
（4）銻可形成多種配合物，（NH₄）₃[SbCl₆]中Sb的化合價為：+3，內界為：[SbCl₆]^3-
（5）如圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結構示意圖，則該晶體物質的化學式可表示為MnBi，若Mn、Bi的原子半徑分別為a和b、圖正六邊形的邊長為c，高為h，則該晶體的空間利用率為：$\frac{8\sqrt{3}π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{9h{c}^{2}}$×100%．

Answer 1

分析 （1）基態氮原子價電子排布式為2s²2p³，根據泡利原理、洪特規則畫出價電子排布圖；
（2）白磷為P₄，空間構型為正四面體，P原子位于正四面體的頂點，每個P原子形成3個P-P鍵，還含有1對孤對電子，雜化軌道數目為4；每個白磷分子中含有6個P-P鍵，進而計算P-P鍵數目；
（3）根據化合物相對分子質量、N的質量分數計算N原子數目，再計算S原子數目，可以確定該化合物化學式；As的最高正價為+5，根據化合價代數和書寫其最高價硫化物的化學式；等電子體的原子數和價電子數（或電子總數）相同；
（4）根據化合價代數和為0計算Sb的化合價，在離子型配合物，內界是配離子，外界是簡單離子；
（5）根據均攤法計算圖中六棱柱中Mg、Bi原子數目，確定該晶體物質的化學式；該晶體的空間利用率=（六棱柱中原子總體積÷六棱柱體積）×100%．

解答 解：（1）基態氮原子價電子排布式為2s²2p³，價電子排布圖為，
故答案為：；
（2）白磷為P₄，空間構型為正四面體，P原子位于正四面體的頂點，每個P原子形成3個P-P鍵，還含有1對孤對電子，雜化軌道數目為4，P原子采取sp³雜化，每個白磷分子中含有6個P-P鍵，則31g白磷中含有P-P鍵數目為$\frac{31g}{124g/mol}$×6×N_Amol^-1=1.5N_A，
故答案為：正四面體；sp³；1.5；
（3）N與S元素可形成一種相對分子質量為184的化合物，其中N的質量分數約為30%，則N原子數目為$\frac{184×30%}{14}$=4，故S原子數目為$\frac{184-14×4}{32}$=4，該化合物化學式為N₄S₄，As的最高正價為+5，最高價硫化物的化學式為AsS₃，與AsO₄^3-互為等電子體的離子有：PO₄^3-、SO₄^2-等，
故答案為：N₄S₄；AsS₃；PO₄^3-、SO₄^2-等；
（4）設（NH₄）₃[SbCl₆]中Sb的化合價為a：則（+1）×3+a+（-1）×6=0，故a=+3，內界為[SbCl₆]^3-，
故答案為：+3；[SbCl₆]^3-；
（5）圖中六棱柱中Bi原子數目為6，Mn原子數目為1+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$+6×$\frac{1}{3}$=6，故該晶體物質的化學式MnBi；六棱柱中原子總體積=6×$\frac{4}{3}$π（a³+b³），六棱柱體積=6×（$\frac{1}{2}$×c×$\frac{\sqrt{3}}{2}$c）×h=$\frac{3\sqrt{3}}{2}$hc²，則空間利用率為：[6×$\frac{4}{3}$π（a³+b³）÷$\frac{3\sqrt{3}}{2}$hc²]×100%=$\frac{8\sqrt{3}π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{9h{c}^{2}}$×100%，
故答案為：MnBi；$\frac{8\sqrt{3}π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{9h{c}^{2}}$×100%．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、空間結構、雜化方式判斷、等電子體、配合物、晶胞計算等，（5）中計算為易錯點，需要學生具備一定的計算能力，難度中等．