Question

氮元素可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是

 

．
（2）N≡N的鍵能為942kJ?mol^-1，N-N單鍵的鍵能為247kJ?mol^-1．計(jì)算說明N₂中的

 

鍵更穩(wěn)定（填“π”或“σ”）．
（3）已知CN^-與N₂結(jié)構(gòu)相似，推算HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為

 

；N₂與O₂²⁺互為等電子體，
O₂²⁺的電子式可表示為

 

．
（4）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個(gè)氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一種氮的氫化物．
①NH₃分子的空間構(gòu)型是

 

；N₂H₄分子結(jié)構(gòu)式為

 

．
②肼可用作火箭燃料，燃燒時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是：
N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1
若該反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,共價(jià)鍵的形成及共價(jià)鍵的主要類型,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）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族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（2）化學(xué)鍵鍵能越大越穩(wěn)定；
（3）CN^-與N₂結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)夥肿哟_定HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比；N₂與O₂²⁺互為等電子體，
其結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)夥肿与娮邮綍鴮慜₂²⁺的電子式；
（4）①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定NH₃分子的空間構(gòu)型；N₂H₄分子中每個(gè)N原子和兩個(gè)H原子形成兩個(gè)共價(jià)單鍵，N原子之間存在共價(jià)單鍵；
②若該反應(yīng)N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1中有4molN-H鍵斷裂，說明有1mol肼參加反應(yīng)，有1.5mol氮?dú)馍�成，每個(gè)氮?dú)夥肿又泻�有兩個(gè)π鍵，據(jù)此計(jì)算形成的π鍵的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）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族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以這三種元素第一電離能大小順序是N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
（2）氮?dú)夥肿又笑墟I鍵能=

942-247

2

kJ/mol=347.5kJ/mol＞247kJ/mol，鍵能越大越穩(wěn)定，所以π鍵較穩(wěn)定，故答案為：π；
（3）CN^-與N₂結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)夥肿又狧CN分子結(jié)構(gòu)為H-C≡N，所以HCN分子中含有兩個(gè)σ鍵、兩個(gè)π鍵，
則σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1；N₂與O₂²⁺互為等電子體，其結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)夥肿与娮邮街狾₂²⁺的電子式為，故答案為：1：1；；
（4）①氨氣分子中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以氨氣分子為三角錐形結(jié)構(gòu)，N₂H₄分子中每個(gè)N原子和兩個(gè)H原子形成兩個(gè)共價(jià)單鍵，N原子之間存在共價(jià)單鍵，所以其結(jié)構(gòu)式為，故答案為：三角錐形；；  
②若該反應(yīng)N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1中有4molN-H鍵斷裂，說明有1mol肼參加反應(yīng)，有1.5mol氮?dú)馍�成，每個(gè)氮?dú)夥肿又泻�有兩個(gè)π鍵，所以形成的π鍵有3mol，
故答案為：3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及等電子體、分子空間構(gòu)型判斷、第一電離能變化規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)基本理論運(yùn)用能力，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論、得電子體特點(diǎn)、元素周期律等知識(shí)點(diǎn)解答，難點(diǎn)是O₂²⁺的電子式的書寫．