Question

新型超高能材料是国家核心军事力量制高点的重要标志，高性能炸药BNCP的结构如图，回答下列问题：

（1）BNCP中Co³⁺的基态价层电子轨道表示式是__，Co³⁺的配位数是__，阴离子ClO₄^-的中心原子杂化类型是__。

（2）1mol配体中的σ键的数目是__，已知该配体是平面结构，图中标记的N原子与O原子之间的σ键是由N原子的__杂化轨道与O原子的__轨道重叠形成的。

（3）比较NO₂⁺、NO₂、NO₂^-的键角大小：__，与NO₂^-互为等电子体的单质是___。

（4）比较、的沸点并说明理由：__。

（5）比较H₂O与OF₂的极性大小并说明理由：__。

（6）2018年南京理工大学胡炳成团队合成全国首个全氮阴离子，全氮阴离子的盐AgN₅的晶体结构中：N₅^-采取面心立方最密堆积，Ag⁺填在正四面体空隙中，从晶胞上方的俯视投影图如图。每个晶胞中含有的N₅^-的数目是__。Ag⁺与N₅^-最近的距离是__(用a表示)。

Answer

6 sp3 8NA sp2 2p NO2+>NO2>NO2- O3 < H2O的极性大于OF2，H2O和OF2都是V形结构，H和O的电负性的差值大于O和F之间的电负性差值，则H2O的极性更大 4 a

【解析】

(1)根据价层电子轨道排布方式写出轨道表示式，由结构图可知Co3+的配位数，根据价层电子对互斥理论的杂化轨道计算公式得到ClO4-的杂化方式；

(2)每两个原子之间形成1个σ鍵，因为是平面结构，所以是N的sp2杂化轨道与O的2p轨道重叠形成σ键；

(3)NO2+是直线型结构，键角为180°，NO2和NO2-是sp2杂化V型结构，键角约为120°，其中NO2的N原子的其中一个杂化轨道上含一个单电子，NO2-的N原子杂化轨道上含一对电子，则排斥力更大，键角更小；

(4)苯环上羟基位置不同会形成不同种类的氢键，从而影响物质的沸点；

(5) H2O与OF2分子结构相似，比较O与H和F的电负性差值的相对大小进行判断；

(6)由图计算每个晶胞中含有的N5-的数目；该结构类似四方ZnS的结构，因此可以求算品胞中的离子数与阴阳离子的最近距离。

(1)Co为27号元素，Co3+核外有24个电子，基态价层轨道表示式为，由结构图可知Co3+的配位数为6，根据价层电子对互斥理论的杂化轨道计算公式得到ClO4-的杂化方式为sp3杂化；

(2)每两个原子之间形成1个σ鍵，由结构图可知，1mol配体中的σ键有8mol，即数目为8NA，因为是平面结构，所以是N的sp2杂化轨道与O的2p轨道重叠形成σ键；

(3)NO2+是直线型结构，键角为180°，NO2和NO2-是sp2杂化V型结构，键角约为120°，其中NO2的N原子的其中一个杂化轨道上含一个单电子，NO2-的N原子杂化轨道上含一对电子，则排斥力更大，键角更小，所以三者键角大小关系为：NO2+>NO2>NO2-；1个NO2-有3个原子，核外有24个电子，与NO2-互为等电子体的单质是O3；

(4)存在分子内氢键，而存在分子间氢键，沸点更高；

(5)H2O的极性大于OF2，H2O和OF2都是V形结构，H和O的电负性的差值大于O和F之间的电负性差值，则H2O的极性更大；

(6)由图计算每个晶胞中含有的N5-的数目为4+4+1=4；该结构类似四方ZnS的结构，因此可以求算品胞中的Ag+与N5-最近的距离是=a。