Question

（14分）氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：

（1）基态氮原子的价电子排布式是_________________。

（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。

（3）肼(N₂H₄)分子可视为NH₃分子中的一个氢原子被－NH₂（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。

①NH₃分子的空间构型是_______________；N₂H₄分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。

②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：

N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l)===3N₂(g)＋4H₂O(g)    △H=－1038.7kJ·mol^－1

若该反应中有4mol N－H键断裂，则形成的π键有________mol。

③肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄。N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，则N₂H₆SO₄的晶体内不存在__________(填标号)

a. 离子键     b. 共价键     c. 配位键    d. 范德华力

（4）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_________（填标号）。

a. CF₄      b. CH₄      c. NH₄^＋     d. H₂O

Answer

（1）2s22p3      （2）N＞O＞C

（3）①三角锥形  sP3  ②3   ③d      （4）c    （各2分）

【解析】（1）根据构造原理可写出基态氮原子的价电子排布式是2s22p3。

（2）非金属性越强，第一电离能越大。但由于N中的2p是半充满，稳定性强，所以第一电离能大于O的，顺序为N＞O＞C。

（3）①NH3分子中中心原子含有1对孤对电子，所以是三角锥形结构。NH3中氮原子轨道的杂化类型是sp3，而肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的，所以N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3，这个与H2O，H2O2中O的杂化类型都是sp3的道理是一样的。②根据反应式可知，当反应中有4mol N－H键断裂时，必然会生成1.5mol氮气。由于三键中含有2个π键，所以形成的π键有3mol。

③硫酸铵是离子化合物，含有离子键、极性键、配位键。但没有范德华力。所以答案选d。

（4）要形成氢键，就要掌握形成氢键的条件：一是要有H原子，二是要电负性比较强，半径比较小的原子比如F、O、N等构成的分子间形成的特殊的分子间作用力。符合这样的选项就是c和d，但题中要求形成4个氢键，氢键具有饱和性，这样只有选c