Question

10．氮及其化合物與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān)．回答下列問題：
（1）基態(tài)N原子中電子在2p軌道上的排布遵循的原則是洪特規(guī)則，前4周期元素中，基態(tài)原子核外電子排布成單電子數(shù)最多的元素的價(jià)層電子排布式為3d⁵4s¹．
（2）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C．
（3）N₂F₂分子中N原子的雜化方式是sp²雜化，l mol N₂F₂含有3molσ鍵．
（4）NF₃的鍵角＜NH₃的鍵角（填“＜”“＞”或“=”），原因是F元素電負(fù)性比H大，NF₃中N周圍電子密度小于NH₃中N周圍電子密度．
（5）NH₄BF₄（氟硼酸銨）是合成氮化硼納米管的原料之一．l mol NH₄BF₄2mol配位鍵．
（6）安全氣囊的設(shè)計(jì)原理為6NaN₃+FeIO₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$Na₂O+2Fe+9N₂↑
①等電子體的原理是：原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子具有相似的化學(xué)鍵特征，具有許多相近的性質(zhì)．寫出兩種與N₃^-互為等電子體的分子或離子CO₂、N₂O、CNS^-、NO₂⁺、CNO^-等．
②Na₂O的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞邊長(zhǎng)為566pm，晶胞中氧原子的配位數(shù)為8，Na₂O晶體的密度為$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}×（566×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（只要求列算式，不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）2p軌道有3個(gè)電子，電子排布同一能級(jí)不同軌道時(shí)，基態(tài)原子的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同；
前4周期元素中，基態(tài)原子核外電子排布成單電子數(shù)最多，結(jié)合洪特規(guī)則特例，元素的價(jià)層電子排布式為3d⁵4s¹；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（3）根據(jù)8電子結(jié)構(gòu)，N₂F₂分子的結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F；
（4）F元素電負(fù)性比H大，NF₃中N周圍電子密度小于NH₃中N周圍電子密度；
（5）NH₄BF₄中NH₄⁺、BF₄^-均含有1個(gè)配位鍵；
（6）①利用周期表中元素位置左右移動(dòng)（注意電荷變化）或同主族替換法書寫；
②晶胞中白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑色球數(shù)目為8，故白色球?yàn)镺原子，黑色球?yàn)镹a原子，鈉原子配位數(shù)為4，而原子配位數(shù)與原子數(shù)目成反比；表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶體密度．

解答 解：（1）2p軌道有3個(gè)電子，電子排布同一能級(jí)不同軌道時(shí)，基態(tài)原子的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同，遵循洪特規(guī)則，
前4周期元素中，基態(tài)原子核外電子排布成單電子數(shù)最多，結(jié)合洪特規(guī)則特例，可知元素的價(jià)層電子排布式為3d⁵4s¹，
故答案為：洪特規(guī)則；3d⁵4s¹；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）根據(jù)8電子結(jié)構(gòu)，N₂F₂分子的結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F，N原子的雜化軌道數(shù)目為2+1=3，N原子雜化方式是sp²雜化，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，l mol N₂F₂含有3molσ鍵，
故答案為：sp²雜化；3；
（4）F元素電負(fù)性比H大，NF₃中N周圍電子密度小于NH₃中N周圍電子密度，NF₃的鍵角＜NH₃的鍵角，
故答案為：＜；F元素電負(fù)性比H大，NF₃中N周圍電子密度小于NH₃中N周圍電子密度；
（5）NH₄BF₄中NH₄⁺、BF₄^-均含有1個(gè)配位鍵，l mol NH₄BF₄ 含有2mol配位鍵，
故答案為：2；
（6）①原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體，與N₃^-互為等電子體的分子或離子為：CO₂、N₂O、CNS^-、NO₂⁺、CNO^-等，
故答案為：CO₂、N₂O、CNS^-、NO₂⁺、CNO^-等；
②晶胞中白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑色球數(shù)目為8，故白色球?yàn)镺原子，黑色球?yàn)镹a原子，鈉原子配位數(shù)為4，而原子配位數(shù)與原子數(shù)目成反比，故O原子配位數(shù)為4×2=8，
晶胞質(zhì)量為4×$\frac{62}{6.02×1{0}^{23}}$g，則晶體密度=4×$\frac{62}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（566×10^-10 cm）³=$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}×（566×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：8；$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}×（566×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、化學(xué)鍵、等電子體、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，注意了對(duì)規(guī)律中特殊性的考查，掌握均攤法進(jìn)行晶胞的有關(guān)計(jì)算．