Question

[化学-物质结构与性质]
氨和水都是常用的试剂．请回答下列问题：
（1）氮元素基态原子的核外电子中，未成对电子数与成对电子数之比为______．
（2）NH₃分子可结合一个H⁺形成铵根离子．
①NH₃分子中N原子的杂化类型是______．
②NH₃分子与H⁺结合的过程中未发生改变的是______．（填序号）
a．微粒的空间构型   b．N原子的杂化类型   c．H-N-H的键角
（3）将氨气通入CuSO₄溶液中，产生蓝色沉淀，继续通过量氨气，沉淀溶解，得到蓝色透明溶液．该过程中微粒的变化是：[Cu（H₂O）₆]²⁺→Cu（OH）₂→[Cu（NH₃）₄]²⁺．[Cu（H₂O）₆]²⁺和[Cu（NH₃）₄]²⁺中共同含有的化学键类型是______．
（4）在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，则冰晶体中氢键的“键能”是______kJ•mol^-1；水变成冰晶体时，密度减小的主要原因是______．

Answer

（1）书写N原子的核外电子排布式，根据各能级含有的电子数目及轨道数目判断，每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子，且电子优先占据1个轨道；
（2）①NH3分子中N原子呈3个N-H，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，据此判断；
②NH3分子是三角锥型，NH4+是正四面体型，键角不变，二者N原子杂化轨道数目相同，都采取sp3杂化；
（3）铜离子与水分子、氨气分子之间形成配位键，水分子、氨分子中都存在共价键；
（4）每个氢键为1个水分子提供，故1mol冰中含有2mol氢键，升华热=氢键能量+水分子间范德华力能量；
氢键具有方向性，水结冰时分子间距增大，晶体内部有很大的间隙．
【解析】
（1）N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，s能级有1个轨道，1s、2s电子为成对电子，2p能级有3个轨道，3个电子各占据1个轨道，是未成对电子，故未成对电子数与成对电子数之比为3：4，故答案为：3：4；
（2）①NH3分子中N原子呈3个N-H，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，故答案为：sp3；
②NH3分子是三角锥型，NH4+是正四面体型，键角不变，NH4+中N原子呈4个N-H，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，都采取sp3杂化，故答案为：b；
（3）铜离子与水分子、氨气分子之间形成配位键，水分子中O-H键、氨分子中N-H键都是共价键，
故答案为：共价键、配位键；
（4）每个氢键为1个水分子提供，故1mol冰中含有2mol氢键，令氢键的具有的能量为E kJ/mol，则：
2E kJ/mol+11kJ/mol=51kJ/mol，解得E=20，
由于氢键具有方向性，水结冰时分子间距增大，晶体内部有很大的间隙，故冰的密度小于水，
故答案为：20；氢键具有方向性，水结冰时分子间距增大，晶体内部有很大的间隙．