Question

含镁、氮、磷、砷等元素的化合物在化工生产、药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题:

(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_____（填序号）。

A．      B．     C．       D．

(2)晶格能又叫点阵能。它是1mol 离子化合物中的正、负离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量。MgO 晶格能可通过如图所示的Borm Haber循环计算得到。

Mg的第二电离能为______kJ·mol^-1；MgO的晶格能为___________kJ·mol^-1。

(3)乙二胺（H₂NCH₂CH₂NH₂） 是一种有机化合物，其中N原子的杂化类型是____，该有机化合物能与Mg²⁺、Cu²⁺等金属离子形成稳定环状离子，其原因是______，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_______（填 “Mg²⁺ ”或“Cu²⁺” ）。

(4) PCl₅是一种白色固体，加热到160°C不经过液态阶段就变成蒸气，测得180°C下的蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g·L^-1，分子的极性为零，P-Cl键长为204pm和211pm两种。在180°C下PCl₅蒸气中存在的分子形式为____（填化学式），分子的空间构型为______，P、Cl的电负性由大到小顺序为________。

(5)砷和铟组成的一种化合物属于半导体材料，其晶胞结构如图所示。已知晶胞的参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为N_A，则该晶体的密度为_____g. cm^-3 （用含a和N_A的代数式表示）。

Answer

C 1451 3845 sp3 乙二胺的两个N原子提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu2+ PCl5 三角双锥型 Cl>P

【解析】

(1)A．电离出1个电子，属于Mg的第一电离能；

B．电离出1个电子，属于Mg的第一电离能；

C． 电离出1个电子，属于Mg的第二电离能，但s电子的能量低；

D．电离出1个电子，属于Mg的第二电离能，但p轨道能量较高；

(2)Mg的第二电离能是将Mg+转化为Mg2+时吸收的能量；MgO的晶格能为是Mg2+(g)与O2-(g)结合生成MgO(s)所释放的能量。

(3)乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一种有机化合物，其中N原子的价层电子对数为4 ，由此得出杂化类型；该有机化合物能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，可从形成配位键的条件分析原因；与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的离子，可从离子半径及空轨道进行分析。

(4)利用M=ρVm进行计算，可求出180°C时PCl5蒸气中存在的分子形式，五个原子形成的非极性分子，分子的空间构型为三角双锥，P、Cl的电负性与非金属性成正比。

(5)算出晶胞中所含的原子数，求出1个晶胞的质量，除以体积即得该晶体的密度。

(1)A．电离出1个电子，属于Mg的第一电离能；

B．电离出1个电子，属于Mg的第一电离能；

C． 电离出1个电子，属于Mg的第二电离能，但s电子的能量低，耗能多；

D．电离出1个电子，属于Mg的第二电离能，但p轨道能量较高，耗能相对于C中要小；

故选C。答案为：C；

(2)Mg的第二电离能是将Mg+转化为Mg2+时吸收的能量，从表中可提取出数据为1451 kJ·mol-1；MgO的晶格能为是Mg2+(g)与O2-(g)结合生成MgO(s)所释放的能量，从表中可提取出数据为3845 kJ·mol-1。答案为：1451；3845；

(3)乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一种有机化合物，其中N原子的价层电子对数为4 ，由此得出杂化类型为sp3；该有机化合物能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，其原因是乙二胺的两个N原子提供孤对电子给金属离子形成配位键；与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的离子Cu2+，因为Cu2+的半径较大且含有的空轨道多于Mg2+。答案为：sp3；乙二胺的两个N原子提供孤对电子给金属离子形成配位键；

(4)M=ρVm=9.3g·L-1×22.4L/mol=208g/mol，可求出180°C时PCl5蒸气中存在的分子形式为PCl5，五个原子形成非极性分子，分子的空间构型为三角双锥；因为非金属性Cl>P ，所以P、Cl的电负性Cl>P。答案为：PCl5；三角双锥型；Cl>P；

(5)晶胞中所含的In原子数为8×+6×=4，所含As原子数为4，则该晶体的密度为=。答案为：。