Question

14．疊氮化物是一類(lèi)重要化合物，在炸藥、磁性化合物研究、微量元素測(cè)定方面越來(lái)越引起人們的重視，其中氫疊氮酸（HN₃）是一種弱酸，分子結(jié)構(gòu)示意圖可表示為：

聯(lián)氨被亞硝酸氧化時(shí)便可生成氫疊氮酸（HN₃）：N₂H₄+HNO₂═2H₂O+HN₃，它的酸性類(lèi)似于醋酸，微弱電離出H⁺和N₃^-．試回答下列問(wèn)題：
（1）下列有關(guān)說(shuō)法正確的是CD（選填序號(hào)）．
A．HN₃中含有5個(gè)σ鍵
B．HN₃中三個(gè)氮原子采用的都是sp²雜化
C．HN₃、HNO₂、H₂O、N₂H₄都是極性分子
D．肼（N₂H₄）沸點(diǎn)高達(dá)113.5℃，說(shuō)明肼分子間可形成氫鍵
（2）疊氮化物能與Fe³⁺及Cu²⁺及Co³⁺等形成配合物，如：Co[（N₃）（NH₃）₅]SO₄，在該配合物
中鈷顯+3價(jià)，根據(jù)價(jià)層互斥理論可知SO₄^2-空間形狀為正四面體，寫(xiě)出鈷原子在基態(tài)時(shí)的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²．
（3）由疊氮化鈉（NaN₃）熱分解可得純N₂：2NaN₃（s）═2Na（l）+3N₂（g），有關(guān)說(shuō)法正確的是
BC（選填序號(hào)）
A．NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類(lèi)似，前者晶格能較小
B．鈉晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，晶胞中分?jǐn)?個(gè)鈉原子
C．氮的第一電離能大于氧
D．氮?dú)獬�溫下很穩(wěn)定，是因?yàn)榈�的電�?fù)性小
（4）與N₃^-互為等電子體的分子有N₂O、CO₂、CS₂、BeF₂等（舉2例）
（5）人造立方氮化硼的硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料，因此它與金剛石統(tǒng)稱(chēng)為超硬材料．立方氮化硼晶胞如圖3所示，試分析：
①該晶體的類(lèi)別為原子晶體．
②晶體中每個(gè)N同時(shí)吸引4個(gè)B．
③設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M g•mol^-1，晶體的密度為ρg•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則晶體
中兩個(gè)距離最近的B之間的距離為$\root{3}{\frac{M}{2ρ{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 （1）A．共價(jià)單鍵為σ鍵，共價(jià)雙鍵中1個(gè)是σ鍵、1個(gè)是π鍵；
B．HN₃中三個(gè)N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)不相同；
C．分子正負(fù)電荷重心不重合的為極性分子；
D．形成氫鍵的氫化物熔沸點(diǎn)較高；
（2）該配合物中疊氮酸根離子為-1價(jià)、硫酸根離子為-2價(jià)，據(jù)此判斷鈷離子化合價(jià)；硫酸根離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷硫酸根離子空間構(gòu)型；Co是27號(hào)元素，其原子核外有27個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式；
（3）A．NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類(lèi)似，且二者都是離子晶體，晶格能與離子半徑成反比；
B．晶胞中Na原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+1；
C．同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素；
D．氮?dú)夥肿又泻�有氮氮三鍵，鍵能較大；
（4）原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體；
（5）①原子晶體硬度大；
②每個(gè)N原子同時(shí)吸引4個(gè)B原子；
③晶體
中兩個(gè)距離最近的B之間的距離為晶胞棱長(zhǎng)的$\frac{1}{2}$倍，晶胞棱長(zhǎng)=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$．

解答 解：（1）A．共價(jià)單鍵為σ鍵，共價(jià)雙鍵中1個(gè)是σ鍵、1個(gè)是π鍵，所以該分子中含有3個(gè)σ鍵，故錯(cuò)誤；
B．HN₃中三個(gè)N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)不相同，所以其雜化方式不同，故錯(cuò)誤；
C．分子正負(fù)電荷重心不重合的為極性分子，這幾種分子正負(fù)電荷重心都不重合，為極性分子，故正確；
D．形成氫鍵的氫化物熔沸點(diǎn)較高，該氫化物熔沸點(diǎn)大于水，含有氫鍵，故正確；
故選CD；
（2）該配合物中疊氮酸根離子為-1價(jià)、硫酸根離子為-2價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0知，Co元素化合價(jià)為+3價(jià)；硫酸根離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷硫酸根離子空間構(gòu)型為正四面體形；Co是27號(hào)元素，其原子核外有27個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²，
故答案為：+3；正四面體；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²；
（3）A．NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類(lèi)似，且二者都是離子晶體，晶格能與離子半徑成反比，鉀離子半徑大于鈉離子，所以前者晶格能大于后者，故錯(cuò)誤；
B．晶胞中Na原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+1=2，故正確；
C．同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能N＞O，故正確；
D．氮?dú)夥肿又泻�有氮氮三鍵，鍵能較大，性質(zhì)較穩(wěn)定，故錯(cuò)誤；
故選BC；
（4）原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體，與N₃^-互為等電子體的分子有N₂O、CO₂、CS₂、BeF₂等，故答案為：N₂O、CO₂、CS₂、BeF₂等；
（5）①原子晶體硬度大，該晶體硬度大，所以為原子晶體，故答案為：原子；
②每個(gè)N原子同時(shí)吸引4個(gè)B原子，所以其配位數(shù)是4，故答案為：4；
③晶體中兩個(gè)距離最近的B之間的距離為晶胞棱長(zhǎng)的$\frac{1}{2}$倍，晶胞棱長(zhǎng)=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$，則晶體中兩個(gè)距離最近的B之間的距離=$\frac{1}{2}$×$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$cm=$\frac{1}{2}$×$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{M}{2ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\root{3}{\frac{M}{2ρ{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識(shí)運(yùn)用、計(jì)算及空間想象能力，涉及晶胞計(jì)算、元素周期律、基本概念等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．