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dg·cm-3 ， 其立方晶胞參數為anm，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）從左到右非金屬性增強，失電子能力減弱；N的p能級處于半充滿狀態
（3）AD；BC；5 ；；(H3O+) O—H…N；（NH4+）N—H…N
（4）
【解析】（1）N原子最外層電子排布式為2s22p3 ， 根據能量最低原理，泡利不相容原理，洪特規則得N的價層電子排布圖為
（2）同周期元素，從左到右非金屬性依次增大，原子核對電子的束縛能力增大，除氮原子外，其他原子得電子能力依次增大，得電子后形成的陰離子穩定性逐漸增大，因此電子親和能增大；N的3p軌道上有3個電子，處于半滿狀態，較穩定，得電子能力相對較弱，因此電子親和能減小．
（3）NH4+和H3O+均為sp3雜化，價層電子對數為4，且所有的共價鍵都是極性鍵，故相同之處為ABD． H3O+中有3個共價鍵和1對孤對電子，空間構型為三角錐；NH4+中有4個共價鍵，呈正四面體．②由N5-的結構圖，得σ鍵總數為5個．
每個N原子有且只有一個p軌道與N5-環平面垂直，一個p軌道中有1個電子，外來的1個電子也進入這種p軌道中，因此π電子總數為1×5+1=6（個）．∴大π鍵表示為 ．
③由圖得，NH4+和H3O+中的H與N5-、Cl-都可形成氫鍵，可得以上答案．
（4）=,則y=