Question

9．疊氮化鈉（NaN₃）是一種無色晶體，常見的兩種制備方法為2NaNH₂+N₂O═NaN₃+NaOH+NH₃，3NaNH₂+NaNO₃═NaN₃+3NaOH+NH₃↑．
回答下列問題：
（1）氮所在的周期中，電負(fù)性最大的元素是F，第一電離能最小的元素是Li．
（2）基態(tài)氮原子的L層軌道排布圖為．
（3）與N${\;}_{3}^{-}$互為等電子體的分子為N₂O（寫出一種）．依據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，NO${\;}_{3}^{-}$的空間構(gòu)型為平面三角形．
（4）氨基化鈉（NaNH₂）和疊氮化鈉（NaN₃）的晶體類型為離子晶體．疊氮化鈉的水溶液呈堿性，用離子方程式表示其原因：N₃^-+H₂OHN₃+OH^-；．
（5）N₂O沸點(diǎn)（-88.49℃）比NH₃沸點(diǎn)（-33.34℃）低，其主要原因是N₂O分子間只存在范德華力，氨分子之間存在氫鍵，氫鍵作用較強(qiáng)．
（6）安全氣囊的設(shè)計(jì)原理為6NaN₃+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$3Na₂O+2Fe+9N₂↑．
①氮分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為1：2．
②鐵晶體中存在的化學(xué)鍵類型為金屬鍵．
③鐵晶體為體心立方堆積，其晶胞如圖所示，晶胞邊長(zhǎng)為a cm，該鐵晶體密度為$\frac{112}{N{\;}_{A}•a{\;}^{3}}$g•cm^-3（用含a、N_A的表達(dá)式表示，其中N_A為阿伏加德羅常數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）同周期隨原子序數(shù)增大元素電負(fù)性增大、元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)；
（2）N原子2s軌道容納2個(gè)電子，且自旋方向相反，2p能級(jí)3個(gè)軌道各容納1個(gè)電子，且自旋方向相同；
（3）將1個(gè)N原子及1個(gè)單位負(fù)電荷用O原子替換，可得其等電子體；計(jì)算NO₃^-中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)及孤電子對(duì)，確定其空間結(jié)構(gòu)；
（4）氨基化鈉（NaNH₂）和疊氮化鈉（NaN₃）都含有活潑金屬元素，屬于離子化合物；疊氮化鈉的水溶液中N₃^-離子發(fā)生水解，破壞水的電離平衡，溶液呈堿性；
（5）根據(jù)氨氣分子之間存在氫鍵分析解答；
（6）①氮分子結(jié)構(gòu)式為N≡N，三鍵含有1σ鍵、2個(gè)π鍵；
②鐵晶體屬于金屬晶體，晶體中存在金屬鍵；
③鐵晶體為體心立方堆積，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中含有2個(gè)Fe原子，結(jié)合摩爾質(zhì)量計(jì)算晶胞質(zhì)量，根據(jù)邊長(zhǎng)計(jì)算晶胞的體積，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶體密度．

解答 解：（1）同周期隨原子序數(shù)增大元素電負(fù)性增大、元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)，故氮所在的周期中，第二周期電負(fù)性最大的元素是F，第一電離能最小的元素是Li，
故答案為：F；Li；
（2）N原子2s軌道容納2個(gè)電子，且自旋方向相反，2p能級(jí)3個(gè)軌道各容納1個(gè)電子，且自旋方向相同，故基態(tài)氮原子的L層電子排布圖為：，
故答案為：；
（3）將1個(gè)N原子及1個(gè)單位負(fù)電荷用O原子替換，可得其等電子體為N₂O等，NO₃^-中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3、N原子不含孤電子對(duì)，故其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，
故答案為：N₂O；平面三角形；
（4）氨基化鈉（NaNH₂）和疊氮化鈉（NaN₃）都含有活潑金屬Na元素，由陰、陽離子構(gòu)成，屬于離子化合物；疊氮化鈉的水溶液中N₃^-離子發(fā)生水解：N₃^-+H₂OHN₃+OH^-，破壞水的電離平衡，溶液呈堿性，
貴答案為：離子晶體；N₃^-+H₂OHN₃+OH^-；
（5）N₂O分子間只存在范德華力，氨分子之間存在氫鍵，氫鍵作用較強(qiáng)，故氨氣的沸點(diǎn)較高，
故答案為：N₂O分子間只存在范德華力，氨分子之間存在氫鍵，氫鍵作用較強(qiáng)；
（6）①氮分子結(jié)構(gòu)式為N≡N，三鍵含有1σ鍵、2個(gè)π鍵，氮分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比=1：2，
故答案為：1：2；
②鐵晶體屬于金屬晶體，晶體中存在金屬鍵，故答案為：金屬鍵；
③鐵晶體為體心立方堆積，由其晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Fe原子數(shù)目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，故晶胞質(zhì)量=2×$\frac{56}{N{\;}_{A}}$g，晶胞邊長(zhǎng)為acm，則晶胞的體積=（a cm）³=a³ cm³，故晶體密度=$\frac{2×\frac{56}{N{\;}_{A}}}{a{\;}^{3}}$=$\frac{112}{N{\;}_{A}•a{\;}^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{112}{N{\;}_{A}•a{\;}^{3}}$g•cm^-3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及元素周期律、核外電子排布、分子構(gòu)型、等電子體、晶體類型、鹽類水解、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等，題目比較綜合，需要學(xué)生全面掌握基礎(chǔ)知識(shí)，側(cè)重主干知識(shí)的考查，是常考知識(shí)點(diǎn)，注意利用均攤法進(jìn)行晶胞的有關(guān)計(jì)算，難度中等．