Question

氮是重要的非金属元素，可以形成多种化合物。回答以下问题：

(1)基态氮原子的电子排布式是________________。C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________________。

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

若该反应中有4molN-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

(3)(CH₃)₃NH⁺和AlCl₄^-形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成，熔点低于100℃，其挥发性一般比有机溶剂___________(填“大”或“小”)，可用作____________(填代号)。

a．助燃剂            b．“绿色”溶剂

c．复合材料            d．绝热材料

(4)X⁺中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N^3-形成的晶体结构如图所示。X的元素符号是___________，与同一个N^3-相连的X⁺有_________个。

Answer

1s22s22p3 N>O>C 三角锥形 sp3 3 d 小 b Cu 【答题空10】6

【解析】(1)氮的核电荷数为7，其基态氮原子的电子排布式是1s22s22p3；C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C；

(2)①NH3分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以空间构型是三角锥型；N2H4分子中氮原子的价层电子对=3+1=4，含有一个孤电子对，N原子轨道的杂化类型是sp3；

②若该反应中有4mol N-H键断裂，则有1molN2H4参加反应，生成氮气的物质的量=mol=1.5mol，每个N2分子只含有2个π键，则形成的π键有3mol。

③硫酸铵是离子化合物，硫酸铵中存在离子键和共价键，N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，所以N2H6SO4的晶体内存在离子键、配位键和共价键，不含范德华力，故选d；

(3)离子液体中的作用力是离子键，尽管微弱但强于氢键和分子间作用力，所以其挥发性就小，不会污染环境，是“绿色”溶剂；

(4)X+所含电子=2+8+18=28，所以X为29号Cu元素，从图上看○少●多，结合X3N知，○为N3-，以顶角上的○为中心，距离最近的X+有3个．构成一个完整的三维空间需8个这样的立方体，则每个N3-周围有X+：8×3×=6个(棱上原子为4个晶胞所共用，所以每个原子在此晶胞中为份)。

点睛：根据价层电子对互斥理论确定分子或离子空间构型，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=(a-xb)，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数．根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化；中心原子的杂化类型为sp2，说明该分子中心原子的价层电子对个数是3，无孤电子对数，空间构型是平面三角形；单键中只有σ键，双键中有一个σ键和一个π 键，三键中有一个σ键和两个π 键，据此分析解答。