Question

1．氮是重要的非金屬元素，可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）基態(tài)氮原子的電子排布式是1s²2s²2p³．C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C．
（2）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)型是三角錐型；N₂H₄分子中氮原子軌道的雜化類型是sp³．
②肼可用作火箭燃料，燃燒時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是：N₂O₄（1）+2N₂H₄（1）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ•mol^-1，若該反應(yīng)中有4molN-H鍵斷裂，則形成的π鍵有3mol．
③肼能與硫酸反應(yīng)生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄的晶體內(nèi)不存在d（填標(biāo)號(hào)）
a．離子鍵b．共價(jià)鍵c．配位鍵  d．范德華力
（3）（CH₃）₃NH⁺和AlCl₄^-形成離子液體．離子液體由陰、陽(yáng)離子組成，熔點(diǎn)低于100℃，其揮發(fā)性一般比有機(jī)溶劑小 填“大”或“小”），可用作b（填代號(hào)）．
a．助燃劑    b．“綠色”溶劑c．復(fù)合材料    d．絕熱材料
（4）X⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層，它與N^3-形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示．X的元素符號(hào)是Cu ，與同一個(gè)N^3-相連的X⁺有6個(gè)．

Answer 1

分析 （1）N原子核外有7個(gè)電子，則氮原子的電子排布式1s²2s²2p³；同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢(shì)，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
（2）①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定分子空間構(gòu)型和原子的雜化方式；
②反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，則參加反應(yīng)的N₂H₄為1mol，根據(jù)方程式計(jì)算生成N₂的物質(zhì)的量，氮?dú)夥肿咏Y(jié)構(gòu)式為N≡N，三鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵；
③根據(jù)硫酸銨晶體中存在的化學(xué)鍵判斷；
（3）離子液體中的作用力是離子鍵，盡管微弱但強(qiáng)于氫鍵和分子間作用力；
（4）先手判斷X為Cu元素，利用均攤法計(jì)算．

解答 解：（1）N原子核外有7個(gè)電子，則氮原子的電子排布式1s²2s²2p³；C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一電離能大小順序是N＞O＞C，
故答案為：1s²2s²2p³；N＞O＞C；
（2）①NH₃分子中氮原子含有3個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型是三角錐型；N₂H₄分子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)=3+1=4，含有一個(gè)孤電子對(duì)，N原子軌道的雜化類型是sp³，
故答案為：三角錐型；sp³；
②反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，則參加反應(yīng)的N₂H₄為1mol，根據(jù)2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）可知生成N₂的物質(zhì)的量為1mol×$\frac{3}{2}$=1.5mol，氮?dú)夥肿咏Y(jié)構(gòu)式為N≡N，三鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，故形成的π鍵為1.5mol×2=3mol，
故答案為：3；
③硫酸銨是離子化合物，硫酸銨中存在離子鍵和共價(jià)鍵，N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，所以N₂H₆SO₄的晶體內(nèi)存在離子鍵和共價(jià)鍵，不含金屬鍵和范德華力，
故答案為：d；
（3）離子液體中的作用力是離子鍵，盡管微弱但強(qiáng)于氫鍵和分子間作用力，所以其揮發(fā)性就小，不會(huì)污染環(huán)境，是“綠色”溶劑，
故答案為：��；b；
（4）X⁺所含電子=2+8+18=28，所以X為29號(hào)Cu元素，從圖上看○少●多，結(jié)合X₃N知，○為N^3-，以頂角上的○為中心，距離最近的X⁺有3個(gè)．構(gòu)成一個(gè)完整的三維空間需8個(gè)這樣的立方體，則每個(gè)N^3-周圍有X⁺：8×3×$\frac{1}{4}$=6個(gè)（棱上原子為4個(gè)晶胞所共用，所以每個(gè)原子在此晶胞中為$\frac{1}{4}$份），
故答案為：Cu；6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了分子空間構(gòu)型的判斷、原子的雜化方式、化學(xué)鍵的計(jì)算、晶體中存在的化學(xué)鍵等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，注意分子空間構(gòu)型的判斷及原子雜化方式的判斷是高考的熱點(diǎn)．