Question

中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室在寻找新的反应砌块的过程中，意外发现一种安全、高效合成罕见的硫(Ⅵ)氟类无机化合物(氟磺酰基叠氮)的方法，该化合物对于一级胺类化合物有极高的重氮转移反应活性和选择性.请回答下列问题：

(1)基态硫的价电子排布为_________________，氟的最高能级中电子云的形状为_______________.

(2)中四种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________________.

(3)以和NaN₃为原料在一定条件下可合成(氟磺酰基叠氮).

①NaN₃中阴离子的中心氮原子的杂化方式为__________________.

②中不存在_______________(填字母).

A.极性键B.非极性键C.离子键D.金属键E.σ键F.π键

(4)H－S－C≡N和H－N=C=S均为叠氮酸(HN₃)的等电子体，二者的沸点： H－S－C≡N＜H－N=C=S，其原因是_________________，H－S－C≡N、H－N=C=S晶体中，有一种采用分子密堆积，即配位数为12，该物质是_____________________(填结构式).

(5)NaN₃晶体的晶胞结构如图所示.

①晶体中，每个Na⁺周围与它距离最近且相等的Na⁺共有_____________个

②设阿伏加德罗常数的值为N_A，晶胞参数为apm，则NaN₃晶体的密度为_____________g·cm^-3(列出计算式).

Answer

3s23p4 哑铃形 F＞N＞O＞S sp D H－N=C=S分子间存在氢键 H－S－C≡N 12

【解析】

(1)S元素为16号元素，基态S原子核外电子排布式1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4，价电子排布为3s23p4；F元素为9号元素，最高能级为2p，电子云形状为哑铃形；

(2)N、O、F原子核外均有2层电子，S原子核外有3层电子，所以S的第一电离能最小，同周期主族元素自左至右第一电离能呈增大趋势，但N原子2p能级半满，能量更低，第一电离能大于O，所以四种元素第一电离能由大到小顺序为F＞N＞O＞S；

(3)①NaN3中阴离子为N，中心N原子价层电子对数为=2，所以为sp杂化；

②该物质由阴阳离子构成，所以存在离子键；氮硫单键、氮碳单键等均为σ键，且均为极性键；氧硫双键、氮碳双键均含π键；碳碳双键为同种元素形成的共价键，所以为非极性键；该物质既不是金属单质也不是合金，所以不含金属键，所以选D；

(4)H－N=C=S中N原子与H原子相连，所以可以形成分子间氢键，导致沸点较高；由于氢键具有方向性，所以H－N=C=S晶体中不是密堆积，所以采用分子密堆积的是H－S－C≡N；

(5)①以顶面面心的Na+为例，该晶胞中距离其最近且相等的Na+位于顶面的四个顶点以及与顶面相邻的四个面的面心，位于该晶胞上方的晶胞中还有4个面心，所以共有12个；

②根据均摊法该晶胞中Na+的个数为=4，N的个数为4，所以晶胞的质量为m=g，晶胞的体积V=a3pm3=(a×10-10)3cm3，所以晶胞的密度为=g·cm3。