Question

【題目】我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（用R代表）。回答下列問題：

（1）氮原子價層電子的軌道表達(dá)式（電子排布圖）為___。

（2）元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負(fù)一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能（E1）。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___；氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是___。

（3）經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。

①從結(jié)構(gòu)角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為___，不同之處為____。（填標(biāo)號）

A．中心原子的雜化軌道類型 B．中心原子的價層電子對數(shù)

C．立體結(jié)構(gòu) D．共價鍵類型

②圖（b）中虛線代表氫鍵，其表示式為（NH4+）N-H┄Cl、____、____。

（4）R的晶體密度為d g·cm-3，其立方晶胞參數(shù)為anm，晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質(zhì)量為M，則y的計(jì)算表達(dá)式為____。

Answer 1

【答案】 同周期隨著核電荷數(shù)依次增大，原子半徑逐漸變小，故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大 N的2p能級處于半充滿狀態(tài)，相對穩(wěn)定，不易結(jié)合一個電子 ABD C （H3O+）O—H…N （NH4+）N—H…N

【解析】

（1）氮原子價層電子的軌道表達(dá)式（電子排布圖）為。

（2）同周期元素隨著核電荷數(shù)依次增大，原子半徑逐漸變小，所以原子核對核外電子的吸引力逐漸增強(qiáng)，故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大，所以第二周期元素除了N元素外，其他元素的E1自左而右依次增大。由于N的2p能級處于半充滿狀態(tài)，相對穩(wěn)定，不易結(jié)合一個電子，所以氮元素的E1反常地低。

（3）①(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中的兩種陽離子為H3O+和NH4+，從結(jié)構(gòu)角度分析，H3O+和NH4+的中心原子的價電子數(shù)都是4，都采取sp3雜化，離子內(nèi)部的兩種原子之間都以共價鍵結(jié)合，其中都有1個配位鍵，由于H3O+的中心原子上有一對孤電子對，所以H3O+為三角錐形，NH4+的中心原子上沒有孤電子對，所以為正四面體。故相同之處選ABD，不同之處選C。

②從圖中可以看出，(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中的氫鍵有NH4+中的N上連接的H和Cl-之間、H3O+中的O上連接的H和N5-中的N、NH4+中N上連接的H和N5-中的N之間，表示式為（NH4+）N-H┄Cl、（H3O+）O—H┄N、（NH4+）N—H┄N。

（4）R的立方晶胞參數(shù)為anm，所以晶胞的體積為(a×10-7)3cm3，R的晶體密度為d g·cm-3，所以晶胞的質(zhì)量為(a×10-7)3d g。晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質(zhì)量為M，所以有，所以y=。