Question

我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N₅)₆(H₃O)₃(NH₄)₄Cl（用R代表）。回答下列问题：

（1）氮原子价层电子对的轨道表达式（电子排布图）为_____________。

（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E₁）。第二周期部分元素的E₁变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E₁自左而右依次增大的原因是___________；氮元素的E₁呈现异常的原因是__________。

（3）经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。

①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_________，不同之处为__________。（填标号）

A．中心原子的杂化轨道类型            B．中心原子的价层电子对数

C．立体结构                        D．共价键类型

②R中阴离子N₅^-中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数（如苯分子中的大π键可表示为），则N₅^-中的大π键应表示为____________。

③图（b）中虚线代表氢键，其表示式为（NH₄⁺）N-H┄Cl、____________、____________。

（4）R的晶体密度为d g·cm^-3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个[(N₅)₆(H₃O)₃(NH₄)₄Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为______________。

Answer

同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子 ABD C 5 （H3O+）O—H…N （NH4+））N—H…N

【解析】（1）N原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子，即电子排布图是；

（2）根据图(a)，同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；氮元素的2p能级达到半满状态，原子相对稳定，不易失去电子；

（3）①根据图(b)，阳离子是NH4＋和H3O＋，NH4＋中性原子N含有4个σ键，孤电子对数为(5－1－4×1)/2=0，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，H3O＋中心原子是O，含有3个σ键，孤电子对数为(6－1－3)/2=1，空间构型为正四面体形，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，空间构型为三角锥形，因此相同之处为ABD，不同之处为C；②根据图(b)N5－中σ键总数为5个；根据信息，N5－的大Π键应是表示为：；③根据图(b)还有的氢键是：（H3O+）O—H…N （NH4+）N—H…N；

（4）根据密度的定义有，d=g/cm3，解得y=。