Question

【題目】中國科學院上海有機化學研究所有機氟化學重點實驗室在尋找新的反應砌塊的過程中，意外發現一種安全、高效合成罕見的硫(Ⅵ)氟類無機化合物(氟磺酰基疊氮)的方法，該化合物對于一級胺類化合物有極高的重氮轉移反應活性和選擇性.請回答下列問題：

(1)基態硫的價電子排布為_________________，氟的最高能級中電子云的形狀為_______________.

(2)中四種元素的第一電離能由大到小的順序為___________________.

(3)以和NaN3為原料在一定條件下可合成(氟磺酰基疊氮).

①NaN3中陰離子的中心氮原子的雜化方式為__________________.

②中不存在_______________(填字母).

A.極性鍵B.非極性鍵C.離子鍵D.金屬鍵E.σ鍵F.π鍵

(4)H－S－C≡N和H－N=C=S均為疊氮酸(HN3)的等電子體，二者的沸點： H－S－C≡N＜H－N=C=S，其原因是_________________，H－S－C≡N、H－N=C=S晶體中，有一種采用分子密堆積，即配位數為12，該物質是_____________________(填結構式).

(5)NaN3晶體的晶胞結構如圖所示.

①晶體中，每個Na+周圍與它距離最近且相等的Na+共有_____________個

②設阿伏加德羅常數的值為NA，晶胞參數為apm，則NaN3晶體的密度為_____________g·cm-3(列出計算式).

Answer 1

【答案】3s23p4 啞鈴形 F＞N＞O＞S sp D H－N=C=S分子間存在氫鍵 H－S－C≡N 12

【解析】

(1)S元素為16號元素，基態S原子核外電子排布式1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4，價電子排布為3s23p4；F元素為9號元素，最高能級為2p，電子云形狀為啞鈴形；

(2)N、O、F原子核外均有2層電子，S原子核外有3層電子，所以S的第一電離能最小，同周期主族元素自左至右第一電離能呈增大趨勢，但N原子2p能級半滿，能量更低，第一電離能大于O，所以四種元素第一電離能由大到小順序為F＞N＞O＞S；

(3)①NaN3中陰離子為N，中心N原子價層電子對數為=2，所以為sp雜化；

②該物質由陰陽離子構成，所以存在離子鍵；氮硫單鍵、氮碳單鍵等均為σ鍵，且均為極性鍵；氧硫雙鍵、氮碳雙鍵均含π鍵；碳碳雙鍵為同種元素形成的共價鍵，所以為非極性鍵；該物質既不是金屬單質也不是合金，所以不含金屬鍵，所以選D；

(4)H－N=C=S中N原子與H原子相連，所以可以形成分子間氫鍵，導致沸點較高；由于氫鍵具有方向性，所以H－N=C=S晶體中不是密堆積，所以采用分子密堆積的是H－S－C≡N；

(5)①以頂面面心的Na+為例，該晶胞中距離其最近且相等的Na+位于頂面的四個頂點以及與頂面相鄰的四個面的面心，位于該晶胞上方的晶胞中還有4個面心，所以共有12個；

②根據均攤法該晶胞中Na+的個數為=4，N的個數為4，所以晶胞的質量為m=g，晶胞的體積V=a3pm3=(a×10-10)3cm3，所以晶胞的密度為=g·cm3。