Question

【題目】氮的單質(zhì)及一些化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有重要作用，回答下列問(wèn)題

(1)N原子核外有________不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。基態(tài)N原子中，能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道形狀為_____________________；

(2)N與同一周期中左右相鄰的兩種元素原子的第一電離能大小關(guān)系為______________(填元素名稱(chēng))，該電離能大小變化的原因?yàn)?/span>______________________________________________；

(3)經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，N2O5固體由NO2+和NO3－兩種離子組成，該固體中N原子雜化類(lèi)型為____________________；與NO2+互為等電子體的微粒有_______________(寫(xiě)出一種)。

(4)含氮的某些配體可與Co3+配位，請(qǐng)判斷Co元素位于元素周期表中的____________區(qū)(填s、p、d、ds或f)，試寫(xiě)出該Co元素基態(tài)原子的核外電子排布式________________________；Co3+的一種配離子[Co(N3)(NH3)5]2+中，Co3+的配位數(shù)為_______________。已知配體N3－與CO2為等電子體，判斷N3－的空間立體構(gòu)型為_____________________。

(5)已知N的電負(fù)性大于Cl，NCl3能與水發(fā)生劇烈的水解反應(yīng)，反應(yīng)得到兩種高中常見(jiàn)的化學(xué)物質(zhì)，則發(fā)生的化學(xué)方程式為_______________________________________________。

(6)由H、C、N、O四種元素共同組成的四原子分子具有多種不同的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫(xiě)出其中兩種滿(mǎn)足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鏈狀異構(gòu)體的電子式____________________、______________________；

Answer 1

【答案】 7 啞鈴狀(或紡錘形) 氮＞氧＞碳 同周期元素從左到右核電荷數(shù)增大，對(duì)電子的吸引能力強(qiáng)，第一電離能總趨勢(shì)逐漸變大；而N原子核外電子具有半滿(mǎn)構(gòu)型，比較穩(wěn)定，第一電離能反常變大 sp、sp3 CO2、N3－、CS2、SiO2、SCN－等 d [Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2 6 直線形 NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO (符號(hào)↑不作要求) 略 略

【解析】分析：本題是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合題型，涉及很多知識(shí)點(diǎn)，正確解決此題必需掌握：（1）核外有多少電子，就有多少種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，電子所在的能層越高，能量越大；（2）在周期表中，同周期從左向右電離能逐漸增大，s2和p3軌道處于全滿(mǎn)和半滿(mǎn)狀態(tài)，第一電離能比后一種元素大，所以N﹥O；（3）等電子體是：原子個(gè)數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)相同，空間構(gòu)型相同，其中心原子的雜化類(lèi)型也相同，所以NO2+與CO2是等電子體，是sp雜化，NO3－是sp2雜化；（4）Co的核電荷數(shù)是27，其核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2，屬于d區(qū)元素；配離子[Co(N3)(NH3)5]2+中， N3-和NH3是配體，所以Co3+的配位數(shù)為6；（5）NCl3中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，Cl元素化合價(jià)為+1價(jià)，反應(yīng)的 化 學(xué) 方 程 式 為NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO，（6）C、H、O、N可以形成的含4個(gè)原子的化合物有：HCNO和HOCN，其電子式：和。

詳解：（1）氮元素是7號(hào)元素，核外電子有7個(gè)，電子排布式為：1s22s22P3 ，由于有三種能級(jí)，故原子核外共有3種不同能級(jí)的電子，氮原子核外電子云有的伸展方向：s是球形的只有一種，P軌道有3種，共有3伸展方向。由于同一軌道上的兩個(gè)電子自旋方向不同，故共有7種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道是2p軌道，p軌道的形狀為啞鈴狀(或紡錘形)，所以正確答案：7；啞鈴狀(或紡錘形)；

（2）N與同一周期中左右相鄰的兩種元素原子分別是C和O，N、O、C三種元素是同周期元素，隨原子序數(shù)的增多，原子核對(duì)電子的吸引力增強(qiáng)，第一電離能逐漸增大；但N、O、C三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿(mǎn)狀態(tài)，比較穩(wěn)定，第一電離能反常，比同周期的氧元素要大，所以3種元素的第一電離能由大到小順序?yàn)椋旱?/span>>氧>碳，正確答案：氮>氧>碳；同周期元素從左到右核電荷數(shù)增大，對(duì)電子的吸引能力強(qiáng)，第一電離能總趨勢(shì)逐漸變大；而N原子核外電子具有半滿(mǎn)構(gòu)型，比較穩(wěn)定，第一電離能反常變大；

（3）NO2+(硝酰陽(yáng)離子)價(jià)電子對(duì)是2對(duì)，與CO2是等電子體，幾何構(gòu)型是呈直線型，陽(yáng)離子中氮的雜化軌道類(lèi)型為sp雜化，NO3-(硝酸根離子)價(jià)電子對(duì)數(shù)是3對(duì)，陰離子構(gòu)型為平面正三角形，所以 氮的雜化軌道類(lèi)型為sp2雜化；等電子體是：原子個(gè)數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)相同，NO2+原子個(gè)數(shù)是3，價(jià)電子總數(shù)是16個(gè)，與其等電子體的微粒有：CO2、N3－、CS2、SCN－等，正確答案：sp；sp2；CO2、N3－、CS2、SCN－等；

（4）Co的核電荷數(shù)是27，Co元素基態(tài)原子的核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2，位于周期表中第四周期、第Ⅷ族，屬于d區(qū)元素；Co3+的一種配離子[Co(N3)(NH3)5]2+中，根據(jù)配合物的理論，N3-和NH3是配體，所以Co3+的配位數(shù)為6；配體N3－與CO2為等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)是相同的，CO2的空間構(gòu)型是直線形，所以N3－的空間立體構(gòu)型為：直線形；正確答案：d； [Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2； 6；直線形 ；

（5）已 知N的 電 負(fù) 性 大 于 Cl ， NCl3中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，Cl元素化合價(jià)為+1價(jià)，NCl3能與 水發(fā)生 劇 烈的水解 反 應(yīng)，反應(yīng)得到NH3和HClO，反應(yīng)的 化 學(xué) 方 程 式 為Cl3 + H2O = NH3↑+ HClO，正確答案：NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO；

（6）根據(jù)C、N、O、H的價(jià)鍵理論，C、H、O、N可以形成的含4個(gè)原子的化合物有：HCNO和HOCN，其電子式：和，正確答案：、。