Question

疊氮化物是一類重要化合物'在炸藥、磁性化合物研究、微量元素測定方面越來越引起人們的重視，其中氫疊氮酸（HN3）是一種弱酸，如圖甲為分子結(jié)構(gòu)示意圖．肼（N₂H₄）被亞硝酸氧化時(shí)便可生成氫疊氮酸（HN₃）：

N₂H₄+HNO₂=2H₂O+HN₃．它的酸性類似于醋酸，可微弱電離出H⁺和N₃^-．試回答下列問題：
（1）下列說法正確的是

 

（選填序號）．
A．酸性：HNO₂＞HNO₃
B．N₂H₄中兩個(gè)氮原子采用的都是sp²雜化
C．HN₃、H₂O都是極性分子
D．N₂H₄沸點(diǎn)高達(dá)113.5℃，說明肼分子間可形成氫鍵
（2）疊氮化物能與Fe³⁺、Cu²⁺及Co³⁺等形成配合物，如：[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄，在該配合物中鈷顯

 

價(jià)，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論可知SO^2-₄的立體構(gòu)型為：

 

，寫出鈷原子在基態(tài)時(shí)的核外電子排布式：
（3）由疊氮化鈉（NaN₃）熱分解可得光譜純N₂：2NaN₃（S）=2Na（l）+3N₂（g），下列說法正確的是

 

（選填序號）．
A．NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類似，前者晶格能較小
B．鈉晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙，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�元素的電�?fù)性小
（4）與N^-₃互為等電子體的分子有：

 

（舉兩例）
（5）人造立方氮化硼的硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料，因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料．立方氮化硼晶胞如圖丙所示，試分析：
①該晶體的類型為

 

晶體．
②晶體中每個(gè)N原子同時(shí)吸引

 

個(gè)B原子．
③設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M g．mol^-1，晶體的密度為p g?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原子之間的距離為

 

cm．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,配合物的成鍵情況,“等電子原理”的應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）A、HNO₂為弱酸，而HNO₃是強(qiáng)酸；
B、N₂H₄中氮原子最外層有5個(gè)電子，形成三對共用電子對，另外還有一對孤電子對，氮原子采用的都是sp³雜化；
C、HN₃、H₂O中都有孤電子對，所以都是極性分子；
D、氫鍵主要存在于N、F、O三種元素的氫化物分子之間，可使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)變大，N₂H₄沸點(diǎn)高達(dá)113.5℃，可以說明肼分子間可形成氫鍵．
（2）在[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可以算得鈷的化合價(jià)，SO^2-₄中S原子采用sp³雜化方式，可知SO^2-₄的立體構(gòu)型為正四面體，鈷是27號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可以寫出基態(tài)時(shí)的核外電子排布式；
（3）A、NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類似，Na⁺半徑小于K⁺，所以NaN₃的晶格能比BKN₃大；
B、鈉晶胞中，在8個(gè)頂點(diǎn)上各有一個(gè)原子，體心上還有一個(gè)，所以晶胞中鈉原子的個(gè)數(shù)為：8×

1

8

+1=2；
C、氮原子的最外層P軌道有3個(gè)電子，處于半充滿狀態(tài)，是一種較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以它的第一電離能大于氧；
D、氮?dú)獬�溫下很穩(wěn)定，是因?yàn)榈獨(dú)馐请p原子分子，兩個(gè)氮原子之間存在N≡N鍵，不易斷裂，與元素的電負(fù)性無關(guān)．
（4）在N^-₃中，價(jià)電子數(shù)為16，根據(jù)等電子體原理，可以寫出等電子體的分子；
（5）①、由于立方氮化硼的硬度大，且是立方體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以它是原子晶體；
②、根據(jù)題目中的圖，可以看出每個(gè)N原子同時(shí)吸引B原子的個(gè)數(shù)；
③、根據(jù)晶體的摩爾質(zhì)量，晶體的密度可以求得晶胞的體積，再根據(jù)晶胞中B原子的分布情況，可以求得兩個(gè)距離最近的B原子之間的距離．

解答： 解：（1）A、HNO₂為弱酸，而HNO₃是強(qiáng)酸，故A錯(cuò)誤；
B、N₂H₄中氮原子最外層有5個(gè)電子，形成三對共用電子對，另外還有一對孤電子對，氮原子采用的都是sp³雜化，故B錯(cuò)誤；
C、HN₃、H₂O中都有孤電子對，所以都是極性分子，故C正確；
D、氫鍵主要存在于N、F、O三種元素的氫化物分子之間，可使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)變大，N₂H₄沸點(diǎn)高達(dá)113.5℃，可以說明肼分子間可形成氫鍵，故D正確．
故答案為CD；
（2）在[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可以算得鈷的化合價(jià)為：+3價(jià)，SO^2-₄中S原子采用sp³雜化方式，可知SO^2-₄的立體構(gòu)型為正四面體，鈷是27號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可以寫出基態(tài)時(shí)的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²．
故答案為：+3；正四面體；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²；
（3）A、NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類似，Na⁺半徑小于K⁺，所以NaN₃的晶格能比BKN₃大，故A錯(cuò)誤；
B、鈉晶胞中，在8個(gè)頂點(diǎn)上各有一個(gè)原子，體心上還有一個(gè)，所以晶胞中鈉原子的個(gè)數(shù)為：8×

1

8

+1=2，故B正確；
C、子的最外層P軌道有3個(gè)電子，處于半充滿狀態(tài)，是一種較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以它的第一電離能大于氧，故C正確；
D、常溫下很穩(wěn)定，是因?yàn)榈獨(dú)馐请p原子分子，兩個(gè)氮原子之間存在N≡N鍵，不易斷裂，與元素的電負(fù)性無關(guān)，故D錯(cuò)誤．
故答案為BC；
（4）在N^-₃中，價(jià)電子數(shù)為16，根據(jù)等電子體原理，可以寫出與N^-₃互為電子體的分子為N₂O、CO₂、CS₂、BeF₂、BeCl₂等．
 故答案為：N₂O、CO₂、CS₂、BeF₂、BeCl₂等；            
（5）①、由于立方氮化硼的硬度大，且是立方體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以它是原子晶體，故答案為：原子；
 ②、根據(jù)題目中的圖，可以看出每個(gè)N原子同時(shí)吸引4個(gè)B原子，故答案為：4；
③、根據(jù)晶體的摩爾質(zhì)量，晶體的密度可以求得晶胞的體積，再根據(jù)晶胞中B原子的分布情況，可以求得兩個(gè)距離最近的B原子之間的距離
∵由圖可知每個(gè)晶胞中含4個(gè)B原子和4個(gè)N原子
∴每個(gè)晶胞的質(zhì)量=4M/N_A
∴晶胞的體積V=

4M/NA

ρ

∴晶胞的邊長=

3	V

=

3	4M ρNA

在圖丙的晶胞中，位于側(cè)棱中點(diǎn)和頂點(diǎn)之間兩B原子距離最近，晶體中兩個(gè)距離最近的B原子之間的距離=

1

2

×晶胞的邊長=

1

2

×

3	4M ρNA

=

3	M 2ρNA

，故答案 為：

3	M 2ρNA

點(diǎn)評：本題考查了學(xué)生對原子的雜化方式、分子的空間結(jié)構(gòu)、等電子體、晶體的結(jié)構(gòu)及晶胞的計(jì)算等知識的掌握情況，具有一定的綜合性，對學(xué)生綜合能力有一定的要求．中等難度．