Question

Ⅰ 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图是_________________。

（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。

Ⅱ 金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。

（4）第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是______。

（5）甲醛（H₂C＝O）在Ni 催化作用下加氢可得甲醇（CH₃OH）。甲醛分子内C 原子的杂化方式为________。

Ⅲ 氮可以形成多种离子，如N^3－，NH₂^－，N₃^－，NH₄⁺，N₂H₅⁺，N₂H₆²⁺等，已知N₂H₅⁺与N₂H₆²⁺是由中性分子结合质子形成的，类似于NH₄⁺，因此有类似于 NH₄⁺的性质。

（6）写出N₂H₆²⁺与碱溶液反应的离子方程式                                            ；

（7）写出N₃^－等电子体物质的化学式                                      ；（一种）

Answer

（18分） （1）     （2分）            （2）N＞O＞C  （2分）

（3）①三角锥形（2分）  sp3（2分）    ②3（2分）

（4）C  （2分）                      （5）sp2  （2分）

（6）N2H62++2OH－＝N2H4+2H2O （2分） （7）N2O   CO2  CNO－ 等   （2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）根据构造原理可知，基态氮原子的价电子排布图是。

（2）非金属性越强，第一电离能越大。但由于氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，所以第一电离能大于氧元素的，则C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N＞O＞C。

（3）①氨气分子中中心原子氮原子含有1对孤对电子，所以NH3分子的空间构型是三角锥型，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反应中有4mol N－H键断裂，即有1molN2H4参加反应，生成1.5molN2，则形成的π键有3mol。

Ⅱ（4）Ni含有2对未成对电子，所以第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是碳元素。

（5）甲醛是平面型结构，所以中心原子碳原子的杂化方式是sp2杂化。

Ⅲ（6）N2H62+与碱溶液反应类似于NH4＋与碱液的反应，所以反应的方程式是N2H62++2OH－＝N2H4+2H2O。

（7）原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，则和N3－等电子体物质的化学式是N2O、CO2 、CNO－ 等。

考点：考查核外电子排布式、轨道表达式、杂化轨道类型、分子空间结构、等电子体以及化学键的有关计算和判断