Question

氮是极其重要的化学元素。我国科学家最近成功合成了超高含能材料聚合氮和金属氮。基于氮气的能源研究也是未来能源发展的重要方向。

(1)基态氮原子的价电子排布式为___________。

(2)14g氮气分子中原子轨道以“头碰头”方式形成的共价键数目为___________，以“肩并肩”方式形成的共价键数目为___________。

(3)C、N、O三种元素按第一电离能从大到小的排列顺序为___________。已知氧的第一电离能为1369kJ·mol^－1、第二电离能为3512kJ·mol^－1、第三电离能为5495kJ·mol^－1，其第二电离能增幅较大的原因是__________________。

(4)某含氨配合物CrCl₃·6NH₃的化学键类型有配位键、极性共价键和___________。CrCl₃·6NH₃有三种异构体，按络离子式量增大的顺序分别是[Cr(NH₃)₆]Cl₃、___________、[Cr(NH₃)₄Cl₂]Cl·2NH₃。

(5)NH₄N₃是高能量度材料，其晶胞如下图所示。N₃^－是直线型结构，N₃^－中氮原子的杂化类型是___________。在VSEPR模型中NH₄⁺的几何构型名称为______________。

(6)已知NH₄N₃的晶胞参数为anm和0.5anm，阿伏加德罗常数的值为N_A，则NH₄N₃的密度为_________________g·cm^－3。

Answer

2s22p3 0.5NA NA N＞O＞C O失去1个电子后，2p轨道有3个电子，为半充满状态，较为稳定 离子键 [Cr(NH3)5Cl]Cl2·NH3 sp 正四面体

【解析】

=1，NH4+为1个，由此可求出1个小立方体的质量及体积，从而求出NH4N3的密度。

(1)氮原子的电子排布式为1s22s22p3，则基态氮原子的价电子排布式为2s22p3。答案为：2s22p3；

(2)14g氮气为0.5mol，1个氮气分子中含有1个σ键、2个π键，其中以“头碰头”方式形成的共价键为σ键，数目为0.5NA，以“肩并肩”方式形成的共价键为π键，数目为NA。答案为：0.5NA；NA；

(3)C、N、O属于同周期元素且原子序数依次增大，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N由于2p轨道半充满而出现反常，其第一电离能大于O，所以三种元素按第一电离能从大到小的排列顺序为N＞O＞C。氧的第二电离能增幅较大，应从2p轨道的电子排布情况进行分析，其原因是O失去1个电子后，2p轨道有3个电子，为半充满状态，较为稳定。答案为：N＞O＞C；O失去1个电子后，2p轨道有3个电子，为半充满状态，较为稳定；

(4)某含氨配合物CrCl3·6NH3为离子化合物，化学键类型有配位键、极性共价键和离子键。CrCl3·6NH3有三种异构体，按络离子式量增大的顺序分别是[Cr(NH3)6]Cl3、[Cr(NH3)5Cl]Cl2·NH3、[Cr(NH3)4Cl2]Cl·2NH3。答案为：离子键；[Cr(NH3)5Cl]Cl2·NH3；

(5)N3－是直线型结构，其与CO2为等电子体，则N3－中氮原子的杂化类型是sp。在VSEPR模型中NH4+的价层电子对数为4，则几何构型名称为正四面体。答案为：sp；正四面体；

(6)由晶胞结构可知，1个晶胞分为8个小立方体，每个小立方体中，含N3-的个数为8×=1，NH4+为1个，1个小立方体的质量为g，阿伏加德罗常数的值为NA，则NH4N3的密度为= g·cm－3。答案为：。