Question

15．氮、磷、砷是同族元素，該族元素單質及其化合物在農藥、化肥等方面有重要應用．請回答下列問題．
（1）氮、磷、砷的電負性的大小關系是N＞P＞As，砷原子M層電子排布式為3s²3p⁶3d¹⁰．
（2）K₃[Fe（CN）₆]晶體中Fe³⁺與CN^-之間的鍵型為配位鍵，該化學鍵能夠形成的原因是
Fe³⁺提供空軌道，CN^-提供孤電子形成配位鍵．
（3）已知：

	CH4	SiH4	NH3	PH3
沸點（K）	101.7	161.2	239.7	185.4
分解溫度（K）	873	773	1073	713.2

分析上表中四種物質的相關數(shù)據(jù)，請回答：
①CH₄和SiH₄比較，沸點高低的原因是CH₄和SiH₄比較，影響熔沸點的因素是分子間作用力，SiH₄之間的分子間作用力大，熔沸點高．
②NH₃和PH₃比較，分解溫度高低的原因是NH₃和PH₃比較，影響分解溫度的因素是共價鍵的強弱，N原子的半徑比P原子的半徑小，共價鍵的鍵長短，供價鍵強，分解溫度高．

（4）金剛石是原子晶體，含有的最小環(huán)是六元環(huán)（如圖2），每個碳原子連接12個六元環(huán)，如圖1是金剛石的晶胞，若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據(jù)硬球接觸模型，碳原子在晶胞中的空間占有率$\frac{32π{r}^{3}}{3{a}^{3}}$×100%（不要求計算過程）．

Answer 1

分析 （1）同主族自上而下電負性減�。籄s原子處于的第四周期VA族，M層各能級均填充滿；
（2）Fe³⁺提供空軌道，CN^-提供孤電子形成配位鍵；
（3）①影響CH₄和SiH₄熔沸點的因素是分子間作用力，相對分子質量越大，分子間作用力越強，熔沸點越高；
②影響NH₃和PH₃分解溫度的因素是共價鍵的強弱，鍵長短，供價鍵強，分解溫度高；
（4）在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個C原子連接4個碳原子，連接的4個C原子中每個C原子形成3個六元環(huán)；
根據(jù)均攤法計算晶胞中碳原子數(shù)目，再計算晶胞中碳原子總體積、晶胞體積，碳原子在晶胞中的空間占有率=$\frac{晶胞中碳原子總體積}{晶胞體積}$×100%．

解答 解：（1）同主族自上而下電負性減小，故電負性N＞P＞As；As原子處于的第四周期VA族，M層各能級均填充滿，M層電子排布式為：3s²3p⁶3d¹⁰，
故答案為：N＞P＞As； 3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）Fe³⁺提供空軌道，CN^-提供孤電子，F(xiàn)e³⁺與CN^-之間形成配位鍵，
故答案為：配位鍵；
（3）①CH₄和SiH₄比較，影響熔沸點的因素是分子間作用力，SiH₄之間的分子間作用力大，熔沸點高，
故答案為：CH₄和SiH₄比較，影響熔沸點的因素是分子間作用力，SiH₄之間的分子間作用力大，熔沸點高；
②NH₃和PH₃比較，影響分解溫度的因素是共價鍵的強弱，N原子的半徑比P原子的半徑小，共價鍵的鍵長短，供價鍵強，分解溫度高，
故答案為：NH₃和PH₃比較，影響分解溫度的因素是共價鍵的強弱，N原子的半徑比P原子的半徑小，共價鍵的鍵長短，供價鍵強，分解溫度高；
（4）在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個C原子連接4個碳原子，連接的4個C原子中每個C原子形成3個六元環(huán)，所以金剛石晶體中每個C原子能形成12個六元環(huán)；
晶胞中碳原子數(shù)目=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，晶胞中碳原子總體積=8×$\frac{4}{3}$πr³，晶胞體積為a³，碳原子在晶胞中的空間占有率=$\frac{8×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{{a}^{3}}$×100%=$\frac{32π{r}^{3}}{3{a}^{3}}$×100%，
故答案為：12；$\frac{32π{r}^{3}}{3{a}^{3}}$×100%．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及晶胞結構與計算、電負性、核外電子排布、配合物、分子結構與性質等，（4）為易錯點，注意理解識記中學常見晶胞計算．