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的是_____(填字母)。

A. B.

C. D.

(2)S原子的基態原子核外有____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，其晶胞結構和金剛石類似，其晶胞結構如圖。

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

②GaN晶體的晶胞邊長為a pm，摩爾質量為M g/mol，阿伏加德羅常數的值為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)結合洪特規則及N原子序數判斷；

(2)根據原子排布的構造原理，結合洪特規則，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，原子核外有幾種能級，就有幾種形狀的電子云；

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

(4)根據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合，根據晶胞中原子的空間排列判斷與Ga連接的N原子構成的立體結構；用均攤法先計算一個晶胞中含有的N、Ga原子數目，然后根據晶體密度計算式計算該晶體密度大小。

(1)A.符合洪特規則，表示氮原子的最低能量狀態，B、C項中2p的3個電子排布違背洪特規則，不是基態原子的電子排布，B、C錯誤；D.表示的是硼原子的基態核外電子排布，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構更穩定，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；原子數和價電子數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，孤電子對數為=1，所以N原子含有的電子對數為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構，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以共價鍵相結合。GaN的晶胞結構和金剛石類似，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為正四面體。GaN晶體的密度為。