Question

碳、磷、硫等元素形成的单质和化合物在生活、生产中有重要的用途。

(1)下列氮原子的电子排布图表示的状态中，能量由低到高的顺序是___(填字母)。

A.     B.

C.      D.

(2)P₄S₃可用于制造火柴，其分子结构如图所示：

①P₄S₃分子中硫原子的杂化轨道类型为___。

②1molP₄S₃分子中含有的孤电子对的数目为___对。

(3)科学家合成了一种阳离子“N₅ⁿ⁺”，其结构是对称的，5个N排成“V”形，每个N都达到8电子稳定结构，且含有2个氮氮三键，此后又合成了一种含有“N₅ⁿ⁺”的化学式为“N₈”的离子晶体(该晶体中每个N原子都达到了8电子稳定结构)，N₈的电子式为___。(CN)₂中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，分子中每个原子的最外层均满足8电子稳定结构，其结构式为___。

(4)直链多磷酸根阴离子是由两个或两个以上磷氧四面体通过共用顶角氧原子连接起来的，其结构如图所示。则由n个磷氧四面体形成的这类磷酸根离子的通式为___。

(5)碳酸盐中的阳离子不同，热分解温度就不同。下表为四种碳酸盐的热分解温度和对应金属阳离子的半径。随着金属阳离子半径的增大，碳酸盐的热分解温度逐渐升高，原因是___。

碳酸盐	MgCO3	CaCO3	SrCO3	BaCO3
热分解温度/℃	402	900	1172	1360
金属阳离子半径/pm	66	99	112	135

(6)石墨的晶胞结构如图所示。已知石墨的密度为ρg·cm^-3，C-C键的键长为rcm，N_A为阿伏加德罗常数的值，则石墨晶体的层间距d=___cm。

Answer

A＜C＜B＜D sp3 10NA NC—CN PnO3n+1(n+2)- 碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中的氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，氧离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子能力越强，对应的碳酸盐就越容易分解，热分解温度越低

【解析】

(1)轨道中电子能量：1s＜2s＜2p，能量较高的轨道中电子越多，该微粒能量越高，所以2p轨道上电子越多、1s轨道上电子越少，该微粒能量越高，根据图知能量由低到高的顺序是A＜C＜B＜D；

(2)①该分子中每个S原子形成2个共价键且还含有2个孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知S原子杂化类型为sp3；

②该分子中每个S原子含有2个孤电子对、每个P原子含有1个孤电子对，所以该分子中孤电子对个数=3×2+4×1=10，则1molP4S3分子中含有的孤电子对的数目为10NA；

(3)N5n+结构是对称的，5个N排成V形，5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N键，满足条件的结构为：，故“N5”带一个单位正电荷，所以化学式为”N8”的阴离子为N3-、阳离子为，N8的电子式为；分子(CN)2中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，分子中每个原子的最外层均满是8电子稳定结构，则每个C原子形成4个共价键、每个N原子形成3个共价键，其结构简式为N≡C-C≡N；

(4)含有n个P原子的多聚磷酸根离子，相当于是n个磷酸根离子中去掉了(n-1)氧原子，O原子数目=4n-(n-1)=3n+1，所带电荷为(-2)×(3n+1)+5n=-(n+2)，故多聚磷酸根离子的通式为：PnO3n+1(n+2)-；

(5)碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子能力越强，对应的碳酸盐就越容易分解，热分解温度越低；

(6)晶胞中C原子的数目为，所以晶胞质量为；设晶胞的底边长为acm，晶胞的高为h cm，层间距为d cm，则h=2d，底面图为，则，所以a=r，则底面面积为cm2，则晶胞体积为V=cm3，所以有，解得d=。