Question

9．已知：碳、氮、氫、氧四種元素可形成多種化合物，且有非常重要的用途．
（1）C、N、H電負性的大小順序為N＞C＞H．
（2）甲烷與二氧化氮可發生如下反應：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）+2H₂O（g），若反應中有2mol C-H鍵斷裂，則形成的π鍵共有2 mol．
（3）F₂與NH₃在一定條件下可形成NF₃，NF₃分子的空間構型為三角錐形．
（4）現已合成出一種硬度比金剛石還大的晶體氮化碳，其化學式為C₃N₄．其硬度比金剛石大的主要原因是氮化碳與金剛石均屬于原子晶體，其氮碳鍵的鍵長比金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長更短．
（5）配合物Y的結構如圖甲所示，Y中含有ABCD（填序號）．

A．非極性共價鍵 B．配位鍵 C．極性鍵 D．氫鍵 E．金屬鍵
Y中碳原子的雜化方式有sp³、sp²．
寫出鎳 （Ni）原子的價電子排布式3d⁸4s²．
（6）氨氣與鐵在一定條件下發生置換反應，一種產物的晶胞結構如圖乙所示，若該立方體晶胞的棱長為a pm，則該晶體的密度為$\frac{2.38×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³ （N_A為阿佛加德羅常數的值）．

Answer 1

分析 （1）元素的非金屬性越強，其電負性越大，同一周期元素，元素的電負性隨著原子序數增大而增大；
（2）CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）+2H₂O（g）中如果有1mol甲烷完全反應，有4molC-H鍵斷裂，同時有4molπ鍵形成，若反應中有2mol C-H鍵斷裂，則有0.5mol甲烷參加反應，根據甲烷和π鍵之間的關系式計算； 
（3）NF₃分子中N原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，據此判斷空間構型；
（4）該化合物中電負性N＞C，所以N元素呈現負價、C元素呈現正化合價，N元素為-3價、C元素為+4價，根據化合物中化合價的代數和為0確定化學式；
原子晶體中，鍵長越長，晶體熔沸點越低；
（5）同種非金屬元素之間存在非極性鍵、不同非金屬元素之間存在極性鍵，含有孤電子對和含有空軌道的原子之間存在配位鍵；羥基中氫原子和另外的O原子之間存在氫鍵；
根據價層電子對互斥理論確定C原子雜化類型；
Ni為28號元素，其基態原子核外有28個電子，其3d、4s電子為價電子，根據構造原理書寫其價電子排布式；
（6）該晶胞中Fe原子個數=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，N原子個數為1，其化學式為Fe₄N，晶胞的棱長=a×10^-10cm，體積為（a×10^-10cm）³，該晶胞密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）元素的非金屬性越強，其電負性越大，同一周期元素，元素的電負性隨著原子序數增大而增大，非金屬性強弱順序是N＞C＞H，所以電負性大小順序是N＞C＞H，
故答案為：N＞C＞H；
（2）CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）+2H₂O（g）中如果有1mol甲烷完全反應，有4molC-H鍵斷裂，同時有4molπ鍵形成，若反應中有2mol C-H鍵斷裂，則有0.5mol甲烷參加反應，根據甲烷和π鍵之間的關系式知，生成2molπ鍵，故答案為：2； 
（3）NF₃分子中N原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，其空間構型和氨氣相似，為三角錐形，故答案為：三角錐；
（4）該化合物中電負性N＞C，所以N元素呈現負價、C元素呈現正化合價，N元素為-3價、C元素為+4價，根據化合物中化合價的代數和為0知，其化學式為C₃N₄；
原子晶體中，鍵長越長，晶體熔沸點越低，氮化碳與金剛石均屬于原子晶體，其氮碳鍵的鍵長比金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長更短，所以硬度比金剛石大；
故答案為：C₃N₄；氮化碳與金剛石均屬于原子晶體，其氮碳鍵的鍵長比金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長更短；
（5）同種非金屬元素之間存在非極性鍵、不同非金屬元素之間存在極性鍵，含有孤電子對和含有空軌道的原子之間存在配位鍵；羥基中氫原子和另外的O原子之間存在氫鍵，所以C-C原子之間存在非極性鍵、C-N和C-H原子之間存在極性鍵、Ni-N原子之間存在配位鍵、羥基中H原子和另外的O原子之間存在氫鍵，故選ABCD；
根據價層電子對互斥理論知，甲基上C原子價層電子對為4，其雜化方式為sp³；連接甲基的C原子價層電子對個數是3，碳原子雜化方式為sp²；
Ni為28號元素，其基態原子核外有28個電子，其3d、4s電子為價電子，根據構造原理書寫其價電子排布式為3d⁸4s²，
故答案為：ABCD；sp³、sp²；3d⁸4s²；
（6）該晶胞中Fe原子個數=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，N原子個數為1，其化學式為Fe₄N，晶胞的棱長=a×10^-10cm，體積為（a×10^-10cm）³，該晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{238}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{2.38×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

故答案為：$\frac{2.38×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查晶胞計算、原子雜化、微粒空間構型、化學鍵等知識點，側重考查學生分析計算能力，這些都是高頻考點，知道價層電子對互斥理論的應用，難點是晶胞計算，知道$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$中各個字母的含義，題目難度中等．