Question

【題目】氮是極其重要的化學元素。我國科學家最近成功合成了超高含能材料聚合氮和金屬氮。基于氮氣的能源研究也是未來能源發展的重要方向。

(1)基態氮原子的價電子排布式為___________。

(2)14g氮氣分子中原子軌道以“頭碰頭”方式形成的共價鍵數目為___________，以“肩并肩”方式形成的共價鍵數目為___________。

(3)C、N、O三種元素按第一電離能從大到小的排列順序為___________。已知氧的第一電離能為1369kJ·mol－1、第二電離能為3512kJ·mol－1、第三電離能為5495kJ·mol－1，其第二電離能增幅較大的原因是__________________。

(4)某含氨配合物CrCl3·6NH3的化學鍵類型有配位鍵、極性共價鍵和___________。CrCl3·6NH3有三種異構體，按絡離子式量增大的順序分別是[Cr(NH3)6]Cl3、___________、[Cr(NH3)4Cl2]Cl·2NH3。

(5)NH4N3是高能量度材料，其晶胞如下圖所示。N3－是直線型結構，N3－中氮原子的雜化類型是___________。在VSEPR模型中NH4+的幾何構型名稱為______________。

(6)已知NH4N3的晶胞參數為anm和0.5anm，阿伏加德羅常數的值為NA，則NH4N3的密度為_________________g·cm－3。

Answer 1

【答案】2s22p3 0.5NA NA N＞O＞C O失去1個電子后，2p軌道有3個電子，為半充滿狀態，較為穩定 離子鍵 [Cr(NH3)5Cl]Cl2·NH3 sp 正四面體

【解析】

=1，NH4+為1個，由此可求出1個小立方體的質量及體積，從而求出NH4N3的密度。

(1)氮原子的電子排布式為1s22s22p3，則基態氮原子的價電子排布式為2s22p3。答案為：2s22p3；

(2)14g氮氣為0.5mol，1個氮氣分子中含有1個σ鍵、2個π鍵，其中以“頭碰頭”方式形成的共價鍵為σ鍵，數目為0.5NA，以“肩并肩”方式形成的共價鍵為π鍵，數目為NA。答案為：0.5NA；NA；

(3)C、N、O屬于同周期元素且原子序數依次增大，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但N由于2p軌道半充滿而出現反常，其第一電離能大于O，所以三種元素按第一電離能從大到小的排列順序為N＞O＞C。氧的第二電離能增幅較大，應從2p軌道的電子排布情況進行分析，其原因是O失去1個電子后，2p軌道有3個電子，為半充滿狀態，較為穩定。答案為：N＞O＞C；O失去1個電子后，2p軌道有3個電子，為半充滿狀態，較為穩定；

(4)某含氨配合物CrCl3·6NH3為離子化合物，化學鍵類型有配位鍵、極性共價鍵和離子鍵。CrCl3·6NH3有三種異構體，按絡離子式量增大的順序分別是[Cr(NH3)6]Cl3、[Cr(NH3)5Cl]Cl2·NH3、[Cr(NH3)4Cl2]Cl·2NH3。答案為：離子鍵；[Cr(NH3)5Cl]Cl2·NH3；

(5)N3－是直線型結構，其與CO2為等電子體，則N3－中氮原子的雜化類型是sp。在VSEPR模型中NH4+的價層電子對數為4，則幾何構型名稱為正四面體。答案為：sp；正四面體；

(6)由晶胞結構可知，1個晶胞分為8個小立方體，每個小立方體中，含N3-的個數為8×=1，NH4+為1個，1個小立方體的質量為g，阿伏加德羅常數的值為NA，則NH4N3的密度為= g·cm－3。答案為：。