Question

N和S是重要的非金属元素，聚氮化硫(SN)_x是重要的超导材料，目前己成为全球材料行业研究的热点。回答下列问题：

(1)下列电子排布图能表示氮原子的最低能量状态的是_____(填字母)。

A.  B. 

C.  D.

(2)S原子的基态原子核外有____个未成对电子，有__________种不同形状的电子云。

(3) S、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________，列举一种与SCN^-互为等电子体的分子为_______。

(4) (CH₃)₃N中N原子杂化方式为_______；As与N是同主族元素，AsH₃的相对分子质量比NH₃大，实验测得AsH₃沸点比NH₃低，其原因是___________。

(5) GaN是一种重要的半导体材料，其晶胞结构和金刚石类似，其晶胞结构如图。

①氮化镓中氮原子与镓原子之间以_______键相结合，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为_______。

②GaN晶体的晶胞边长为a pm，摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数的值为N_A，则GaN晶体的密度为_______g•cm^-3 (只要求列算式，不必计算出结果，1pm=l0^-12m)。

Answer

A 2 2 N>O>S CO2(或CS2、COS) sp3杂化 NH3分子能形成氢键，而As电负性小，半径大，分子间不能形成氢键 共价 正四面体

【解析】

(1)结合洪特规则及N原子序数判断；

(2)根据原子排布的构造原理，结合洪特规则，先写出S原子的核外电子排布式，可得知其核外未成对电子数，原子核外有几种能级，就有几种形状的电子云；

(3)根据电离能的变化规律比较不同元素的电离能大小，结合等电子体概念书写相应的等电子体；

(4)根据价层电子对互斥理论分析(CH3)3N的中性原子N原子的杂化；原子半径小，电负性大的元素的氢化物分子间可形成氢键；

(5)原子晶体中原子间通过共价键结合，根据晶胞中原子的空间排列判断与Ga连接的N原子构成的立体结构；用均摊法先计算一个晶胞中含有的N、Ga原子数目，然后根据晶体密度计算式计算该晶体密度大小。

(1)A.符合洪特规则，表示氮原子的最低能量状态，B、C项中2p的3个电子排布违背洪特规则，不是基态原子的电子排布，B、C错误；D.表示的是硼原子的基态核外电子排布，D错误；故合理选项是A；

(2)硫原子的核外电子排布为ls22s2p63s23p4,所以未成对电子有2个，硫原子核外电子只有2种能级，电子云形状只有2种；

(3)根据元素周期律，一般来说，同一周期的元素，从左到右，第一电离能呈增大的趋势，同一主族，从上到下，第一电离能呈减小的趋势，但若原子核外电子排布呈全空或半充满或全满结构更稳定，如第一电离能N>O，所以这三种元素的第一电离能由大到小关系为：N>O>S；原子数和价电子数均相同的微粒并具有相似的化学键特征称为等电子体，CO2或CS2、COS均是SCN-的等电子体。

(4) (CH3)3N可以看作三个甲基取代了NH3分子中的三个H原子而得，N原子含有的σ电子对为3，孤电子对数为=1，所以N原子含有的电子对数为3+1=4，因此(CH3)3N分子中N原子采用sp3杂化； N原子半径较小，电负性较大，对应的NH3分子间能形成氢键，沸点较高，而As电负性小，半径大，分子间不能形成氢键，沸点较低。

(5)金刚石是原子晶体，氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，氮化镓中氮原子与镓原子之间以共价键相结合。GaN的晶胞结构和金刚石类似，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体。GaN晶体的密度为。