Question

氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：

（1）基态氮原子的价电子排布图是                          。

（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。

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

若该反应中有4 mol N—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）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是________(填标号)。

a．CF₄              b．CH₄          c．NH₄⁺                d．H₂O

Answer

（1）

（2）①sp3 ②3 ③d （3）c

【解析】

试题分析：（1）根据构造原理可知，基态氮原子的价电子排布图是。

（2）①氨气分子中中心原子氮原子含有1对孤对电子，所以NH3分子的空间构型是三角锥型，NH3中氮原子轨道的杂化类型是sp3。而肼(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，所以N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3 ；

②反应中有4mol N－H键断裂，即有1molN2H4参加反应，生成1.5molN2，则形成的π键有3mol。

③N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，硫酸铵中有离子键、共价键和配位键，则N2H6SO4晶体内不存在范德华力，答案选d。

（3）要形成氢键，就要掌握形成氢键的条件：一是要有H原子，二是要电负性比较强，半径比较小的原子比如F、O、N等构成的分子间形成的特殊的分子间作用力。符合这样的选项就是c和d，但题中要求形成4个氢键，氢键具有饱和性，这样只有选c

【考点定位】考查轨道表达式、杂化轨道类型、化学键的类型，氢键的形成等知识。

【名师点睛】本题考查轨道表达式、杂化轨道类型、化学键的类型，氢键的形成等知识。对于氢键，总结如下：

①氢键形成的条件 ：一是与电负性很大的原子A 形成强极性键的氢原子 ；二是较小半径、较大电负性、含孤电子对、带有部分负电荷的原子B (F、O、N)，即：一是要有H原子，二是要有电负性比较强，半径比较小的F、O、N原子。

②不仅同种分子之间可以存在氢键，某些不同种分子之间也可能形成氢键。例如 NH3与H2O之间。

③氢键的本质是 强极性键(A-H)上的氢核, 与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电引力。

④氢键具有饱和性和方向性。

⑤氢键通常是物质在液态时形成的，但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中。例如在气态、液态和固态的HF中都有氢键存在。能够形成氢键的物质是很多的，如水、水合物、氨合物、无机酸和某些有机化合物。氢键的存在，影响到物质的某些性质，例如熔沸点、溶解度和密度等。