Question

【題目】N和S是重要的非金屬元素，聚氮化硫(SN)x是重要的超導材料，目前己成為全球材料行業(yè)研究的熱點。回答下列問題：

(1)下列電子排布圖能表示氮原子的最低能量狀態(tài)的是_____(填字母)。

A. B.

C. D.

(2)S原子的基態(tài)原子核外有____個未成對電子，有__________種不同形狀的電子云。

(3) S、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為________，列舉一種與SCN-互為等電子體的分子為_______。

(4) (CH3)3N中N原子雜化方式為_______；As與N是同主族元素，AsH3的相對分子質(zhì)量比NH3大，實驗測得AsH3沸點比NH3低，其原因是___________。

(5) GaN是一種重要的半導體材料，其晶胞結(jié)構(gòu)和金剛石類似，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖。

①氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以_______鍵相結(jié)合，與同一個Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為_______。

②GaN晶體的晶胞邊長為a pm，摩爾質(zhì)量為M g/mol，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則GaN晶體的密度為_______gcm-3 (只要求列算式，不必計算出結(jié)果，1pm=l0-12m)。

Answer 1

【答案】A 2 2 N>O>S CO2(或CS2、COS) sp3雜化 NH3分子能形成氫鍵，而As電負性小，半徑大，分子間不能形成氫鍵 共價 正四面體

【解析】

(1)結(jié)合洪特規(guī)則及N原子序數(shù)判斷；

(2)根據(jù)原子排布的構(gòu)造原理，結(jié)合洪特規(guī)則，先寫出S原子的核外電子排布式，可得知其核外未成對電子數(shù)，原子核外有幾種能級，就有幾種形狀的電子云；

(3)根據(jù)電離能的變化規(guī)律比較不同元素的電離能大小，結(jié)合等電子體概念書寫相應的等電子體；

(4)根據(jù)價層電子對互斥理論分析(CH3)3N的中性原子N原子的雜化；原子半徑小，電負性大的元素的氫化物分子間可形成氫鍵；

(5)原子晶體中原子間通過共價鍵結(jié)合，根據(jù)晶胞中原子的空間排列判斷與Ga連接的N原子構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)；用均攤法先計算一個晶胞中含有的N、Ga原子數(shù)目，然后根據(jù)晶體密度計算式計算該晶體密度大小。

(1)A.符合洪特規(guī)則，表示氮原子的最低能量狀態(tài)，B、C項中2p的3個電子排布違背洪特規(guī)則，不是基態(tài)原子的電子排布，B、C錯誤；D.表示的是硼原子的基態(tài)核外電子排布，D錯誤；故合理選項是A；

(2)硫原子的核外電子排布為ls22s2p63s23p4,所以未成對電子有2個，硫原子核外電子只有2種能級，電子云形狀只有2種；

(3)根據(jù)元素周期律，一般來說，同一周期的元素，從左到右，第一電離能呈增大的趨勢，同一主族，從上到下，第一電離能呈減小的趨勢，但若原子核外電子排布呈全空或半充滿或全滿結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，如第一電離能N>O，所以這三種元素的第一電離能由大到小關系為：N>O>S；原子數(shù)和價電子數(shù)均相同的微粒并具有相似的化學鍵特征稱為等電子體，CO2或CS2、COS均是SCN-的等電子體。

(4) (CH3)3N可以看作三個甲基取代了NH3分子中的三個H原子而得，N原子含有的σ電子對為3，孤電子對數(shù)為=1，所以N原子含有的電子對數(shù)為3+1=4，因此(CH3)3N分子中N原子采用sp3雜化； N原子半徑較小，電負性較大，對應的NH3分子間能形成氫鍵，沸點較高，而As電負性小，半徑大，分子間不能形成氫鍵，沸點較低。

(5)金剛石是原子晶體，氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以共價鍵相結(jié)合。GaN的晶胞結(jié)構(gòu)和金剛石類似，與同一個Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體。GaN晶體的密度為。