Question

【題目】Fritz Haber在合成氨領域的貢獻距今已經110周年，氮族元素及其化合物應用廣泛。

(1)在基態13N原子中，核外存在__________對自旋相反的電子，核外電子占據的最高能級的電子云輪廓圖為__________形。

(2)根據價層電子對互斥理論，NH3、NO3-、NO2-中，中心原子價層電子對數不同于其他兩種粒子的是________，與NO3-互為等電子體的分子為__________。液氨中存在電離平衡2NH3NH4+＋NH2-，根據價層電子對互斥理論，可推知NH2-的空間構型為__________，液氨體系內，氮原子的雜化軌道類型為________。NH3比PH3更容易液化的原因為__________________。

(3)我國科學工作者實現世界首次全氮陰離子(N5-)金屬鹽Co(N5)2(H2O)4·4H2O的合成，其結構如圖所示，可知N5-的化學鍵類型有______________。

(4)把特定物質的量之比的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加熱時，生成晶體X，其晶胞的結構圖及晶胞參數如圖所示。則晶體X的化學式為__________，其晶體密度為__________(設阿伏加德羅常數的值為NA，列出計算式)g·cm－3。

Answer 1

【答案】2 啞鈴(紡錘) NH3 SO3或BF3 V形 sp3 液氨存在分子間氫鍵，沸點高于PH3，故NH3比PH3更易液化 σ鍵、π鍵 HgNH4Cl3 1×325.5/NA×(a×10-10)2×c×10-10

【解析】

(1)氮原子的電子排布是1s22s22p3，可知核外存在2對自旋相反的電子。核外電子占據的最高能級為2p，電子云輪廓圖為啞鈴(紡錘)形；

(2) NH3、NO3-、NO2-中，中心原子價層電子對數分別為3、４、４，不同于其他兩種粒子的是NH3；等電子體要求原子總數相同、價原子總數相同，與NO3-互為等電子體的分子為SO3或BF3；NH的中心原子N的價層電子對數為4，孤電子對數為2，可知空間構型為V形；氨氣分子中氮原子價層電子對個數=3+×（5-3×1）=4，所以N原子采用sp3雜化；液氨存在分子間氫鍵，沸點高于PH3，故NH3比PH3更易液化；

(3)由結構可知，存在的化學鍵為σ鍵、π鍵；

(4)由均攤法可知，1個晶胞中Hg2＋、NH、Cl－個數分別為1、1、3，則晶體X的化學式為HgNH4Cl3；

晶體密度ρ＝N M/NAV，又M(HgNH4Cl3)＝325.5 g/mol，V＝(a×10－10)2·c×10－10 cm3。

故ρ＝1×325.5/NA×(a×10-10)2×c×10-10g·cm－3。