Question

【題目】[化學——選修3：物質結構與性質]（15分）

我國科學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）氮原子價層電子對的軌道表達式（電子排布圖）為_____________。

（2）元素的基態氣態原子得到一個電子形成氣態負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呈現異常的原因是__________。

（3）經X射線衍射測得化合物R的晶體結構，其局部結構如圖（b）所示。

①從結構角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為_________，不同之處為__________。（填標號）

A．中心原子的雜化軌道類型 B．中心原子的價層電子對數

C．立體結構 D．共價鍵類型

②R中陰離子N5-中的σ鍵總數為________個。分子中的大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數，n代表參與形成的大π鍵電子數（如苯分子中的大π鍵可表示為），則N5-中的大π鍵應表示為____________。

③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，其立方晶胞參數為a nm，晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質量為M，則y的計算表達式為______________。

Answer 1

【答案】

（1）

（2）同周期隨著核電荷數依次增大，原子半徑逐漸變小，故結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，相對穩定，不易結合一個電子

（3）①ABD； C ②5NA

③（H3O+）O—H…N （NH4+））N—H…N

（4）

【解析】

（1）N原子位于第二周期第VA族，價電子是最外層電子，即電子排布圖是；

（2）根據圖(a)，同周期隨著核電荷數依次增大，原子半徑逐漸變小，故結合一個電子釋放出的能量依次增大；氮元素的2p能級達到半滿狀態，原子相對穩定，不易失去電子；

（3）①根據圖(b)，陽離子是NH4＋和H3O＋，NH4＋中性原子N含有4個σ鍵，孤電子對數為(5－1－4×1)/2=0，價層電子對數為4，雜化類型為sp3，H3O＋中心原子是O，含有3個σ鍵，孤電子對數為(6－1－3)/2=1，空間構型為正四面體形，價層電子對數為4，雜化類型為sp3，空間構型為三角錐形，因此相同之處為ABD，不同之處為C；②根據圖(b)N5－中σ鍵總數為5NA個；根據信息，N5－的大Π鍵應是表示為：；③根據圖(b)還有的氫鍵是：（H3O+）O—H…N （NH4+）N—H…N；

（4）根據密度的定義有，d=g/cm3，解得y=。