Question

【題目】氮和氮的相關化合物在很多領域有著廣泛的應用。請回答：

I.搭載“神舟十一號”的長征-2F火箭使用的推進劑燃料由N、H兩種元素組成，且原子個數N:H=1:2，其水溶液顯堿性。

(1)該物質中N原子的雜化方式為________，溶于水呈堿性的原因為___________(用離子方程式表示)。

(2)氮元素的第一電離能比相鄰的氧元素大，其原因為________________。

II.笑氣(N2O)曾被用作麻醉劑，但過度吸食會導致身體機能紊亂。

(3)預測N2O的結構式為________________。

(4)在短周期元素組成的物質中，寫出與NO2-互為等電子體的分子_________。(寫兩個，填分子式)

III.氮化鈦為金黃色晶體，有仿金效果，越來越多地成為黃金的代替品。

(5)Ti金屬晶體的堆積模型為________，配位數為_______，基態Ti3+中未成對電子數有______個。

(6)氮化鈦晶體的晶胞與NaCl晶胞相似(如圖所示)，該氮化鈦的密度為ρg·cm-3，則該晶胞中N、Ti之間的最近距離為______nm(NA為阿伏加德羅常數的值，只列計算式)。該晶體中與氮原子距離相等且最近的鈦原子圍成的空間幾何體為____________________。

Answer 1

【答案】sp3 N2H4＋H2ON2H5+＋OH- 氮原子的2p軌道為2p3半充滿穩定狀態，不易再電離出電子，故氮原子第一電離能大于氧原子 N=N=O SO2、O3 六方最密堆積 12 1 正八面體

【解析】

(1)由題干知此物質是N2H4，N原子的雜化方式為sp3，其水溶液顯堿性原理與NH3類似，其溶于水呈堿性用離子方程式為N2H4＋H2ON2H5+＋OH-；

(2) 氮原子的2p軌道為2p3半充滿穩定狀態，不易再電離出電子，故氮原子第一電離能大于氧原子；

(3)N2O與CO2互為等電子體，所以N2O的結構式為N=N=O ；

(4) NO2-為3原子，價電子數為18，與SO2和O3互為等電子體；

(5)Ti金屬晶體的堆積模型為Mg型，六方最密堆積，配位數為12，基態Ti外圍電子排布式為3d24s2，基態Ti3+中未成對電子數有1個；

(6) 根據均攤法，可以知道該晶胞中N原子個數為：6×+8×=4，該晶胞中Ti原子個數為：1+12×=4，則晶胞的質量m=4×g，設晶胞中N、Ti之間的最近距離為為anm，

則晶胞的體積V=cm3，根據=得，m=V，即4×g =ρg·cm-3×cm3，解得a=；
以晶胞頂點N原子研究，與之距離相等且最近的Ti原子共計6個，圍成的空間幾何體為正八面體。

(1)由題干知此物質是N2H4，N原子的雜化方式為sp3，其水溶液顯堿性原理與NH3類似，其溶于水呈堿性的離子方程式為N2H4＋H2ON2H5+＋OH-；

故答案為：sp3；N2H4＋H2ON2H5+＋OH- ；

(2) 氮原子的2p軌道為2p3半充滿穩定狀態，不易再電離出電子，故氮原子第一電離能大于氧原子；

故答案為：氮原子的2p軌道為2p3半充滿穩定狀態，不易再電離出電子，故氮原子第一電離能大于氧原子；

(3)N2O與CO2互為等電子體，所以N2O的結構式為N=N=O ；

故答案為：N=N=O；

(4) NO2-為3原子，價電子數為18，與SO2和O3互為等電子體；

p>故答案為：SO2、O3；

(5)Ti金屬晶體的堆積模型為Mg型，六方最密堆積，配位數為12，基態Ti外圍電子排布式為3d24s2，基態Ti3+中未成對電子數有1個；

故答案為：六方最密堆積；12；1；

(6) 根據均攤法，可以知道該晶胞中N原子個數為：6×+8×=4，該晶胞中Ti原子個數為：1+12×=4，則晶胞的質量m=4×g，設晶胞中N、Ti之間的最近距離為為anm，

則晶胞的體積V=cm3，根據=得，m=V，即4×g =ρg·cm-3cm3，解得a=；
以晶胞頂點N原子研究，與之距離相等且最近的Ti原子共計6個，圍成的空間幾何體為正八面體。
故答案為： ；正八面體。