Question

氮、磷、硫、氯元素在科研与生产中也有许多重要的用途。请回答下列问题： 

（1）磷原子在成键时，能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键，写出该激发态原子的核外电子排布式________ 。

（2）N和P都有+5价，PCl₅能形成离子型晶体，晶格中含有[PCl₄]⁺和[PCl₆]^－，则[PCl₄]⁺空间构型为___________。但NCl₅不存在，其原因是___________________。

（3）N、P两种元素都能形成多种气态氢化物。联氨（N₂H₄)为二元弱碱，在水中的电离与氨相似，写出联氨在水中第一步电离方程式_______________________。

（4）①请推测①HC1O₄、②H₅IO₆[可写成(HO)₅IO]、③HIO₄三种物质的酸性由强到弱的顺序为_________(填序号)。

②已知一定条件下发生反应：Na₂O+NaCl=Na₃OCl，该反应过程中破坏和形成的化学键有_________。

（5）复杂磷酸盐有直链多磷酸盐（如图b）和环状偏磷酸盐（如图c）。其酸根阴离子都是由磷氧四面体（图a）通过共用氧原子连接而成。直链多磷酸盐的酸根离子（图b）中，磷原子和氧原子的原子个数比为n：____；含3个磷原子的环状偏磷酸盐的酸根离子（图c）的化学式为_____。

（6）多原子分子中各原子若在同一平面，且有互相平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成离域π键。分子中的π键可用符号Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，如苯分子中的大π键可表示为Π，则SO₂中的大π键应表示为___________。

Answer

1s22s22p63s13p33d1（或[Ne] 3s13p33d1） 正四面体 N原子最外层没有d轨道 N2H4·H2O ≒ N2H5++OH—（或N2H4+H2O ≒ N2H5++OH—） ①③② 离子键 3n＋1 P3O93－

【解析】

本题考查了核外电子排布式，最高价含氧酸酸性大小，大Π键以及确定化学式等物质结构与性质的相关知识，难度适中。

（1）P原子基态电子排布式为[Ne]3s23p3，磷原子在成键时，能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键，写出该激发态原子的核外电子排布式[Ne]3s13p33d1。

（2）[PCl4]+中P原子的价层电子对数=4+1/2(5-1-4×1)=4，采取sp3杂化，因而其空间构型为正四面体；P原子半径比N原子大且有可以利用的3d空轨道采取sp3d杂化，P原子周围可容纳较多的配位体形成较高配位数的化合物；N原子半径小没有可以利用的3d空轨道，配位数只能达到4，因此PCl5存在但NCl5不存在。

（3）氨在水中的电离方程式为NH3+H2O⇌NH4++OH-，而联氨（N2H4)为二元弱碱，在水中的电离与氨相似，故联氨在水中第一步电离方程式为N2H4+H2O⇌N2H5++OH-。

（4）①由于非金属性Cl＞Br＞I，非金属性越强，则对应的最高价氧化物的酸性越强，则①的酸性最强。在②③中都是碘元素的含氧酸，非羟基氧个数越多，酸性越强，则酸性为③＞②，故三种物质的酸性由强到弱的顺序为①③②。

②反应物和生成物均是离子化合物，且只含离子键，因而该反应过程中破坏和形成的化学键为离子键。

（5）由图可知，直链多磷酸盐的酸根离子（图b）中，每个P原子占有两个O原子，另有两个氧原子与另一个磷原子共用占一半，最后首尾两个氧原子各一半为整个分子的，故磷原子和氧原子的原子个数比为n：3n+1；图c中，有3个P原子，和9个O原子，P的化合价为+5，O的化合价为-2，该离子所带电荷为(+5)×3+(-2)×9=-3，因而该化学式为P3O93-。

（6）SO2是sp2杂化，有一个未参与杂化的p轨道（假设为pz），其中有一对孤电子对。而氧的三个p轨道中有2个单电子,其中一个参与成键,另外一个未参与成键的p轨道，因为有2个氧，所以一共有相互平行的3个p轨道（包含pz），其中有4个电子（S提供2个，氧各1个），因此形成键。