Question

【題目】氨和水都是常用的試劑。請回答下列問題：

（1）氮元素基態原子的核外電子中，未成對電子數成對電子數之比為_____。

（2）NH3分子可結合一個H＋形成銨根離子（NH4+）。

①NH3分子中N原子的雜化類型是_____。

②NH3分子中與H＋結合的過程中未發生改變的是_____（填序號）。

a 微粒的空間構型 b N原子的雜化類型 c H—N—H的鍵角

（3）將氨氣通入CuSO4溶液中，產生藍色沉淀，繼續通過量氨氣，沉淀溶解，得到藍色透明溶液。該過程中微粒的變化是[Cu（H2O）6]2＋→Cu（OH）2→[Cu（NH3）4]2＋。 [Cu（H2O）6]2＋和[Cu（NH3）4]2＋中共同含有的化學鍵類型是_______。

（4）在冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，則冰晶體中氫鍵的“鍵能”是_____ kJ·mol（已知冰的升華熱是51 kJ·mol－1），水分子間范德華力的能量為11 kJ·mol－1）；水變成冰晶體時，密度減小的主要原因是________________________________。

Answer 1

【答案】3∶4 sp3 b 極性鍵、配位鍵 20 氫鍵具有方向性，水結冰時分子間距離增大，密度減小

【解析】

（1）書寫N原子的核外電子排布式，根據各能級含有的電子數目及軌道數目判斷，每個軌道最多容納2個自旋方向相反的電子，且電子優先占據1個軌道；

（2）①NH3分子中N原子呈3個N-H，含有1對孤對電子，雜化軌道數目為4，據此判斷；

②NH3分子是三角錐型，NH4＋是正四面體型，鍵角不同，二者N原子雜化軌道數目相同，都采取sp3雜化；

（3）銅離子與水分子、氨氣分子之間形成配位鍵，水分子、氨分子中都存在共價鍵；

（4）每個氫鍵為1個水分子提供，故1mol冰中含有2mol氫鍵，升華熱=氫鍵能量+水分子間范德華力能量；

氫鍵具有方向性，水結冰時分子間距增大，晶體內部有很大的間隙．

（1）N原子的核外電子排布式為1s22s22p3，s能級有1個軌道，1s、2s電子為成對電子，2p能級有3個軌道，3個電子各占據1個軌道，是未成對電子，故未成對電子數與成對電子數之比為3：4，故答案為：3：4；

（2）①NH3分子中N原子呈3個N-H，含有1對孤對電子，雜化軌道數目為4，采取sp3雜化，故答案為：sp3；

②NH3分子是三角錐型，NH4＋是正四面體型，H—N—H的鍵角不同，NH4＋中N原子呈4個N-H，雜化軌道數目為4，采取sp3雜化，都采取sp3雜化，故答案為：b；

（3） [Cu（H2O）6]2＋和[Cu（NH3）4]2＋中銅離子與水分子、氨氣分子之間形成配位鍵，水分子中O-H鍵、氨分子中N-H鍵都是共價鍵，故答案為：共價鍵、配位鍵；

（4）每個氫鍵為1個水分子提供 ，故1mol冰中含有2mol氫鍵，令氫鍵的具有的能量為E kJ·mol－1，則：2E kJ·mol－1+11kJ·mol－1=51kJ·mol－1，解得E=20；由于氫鍵具有方向性，水結冰時分子間距增大，晶體內部有很大的間隙，故冰的密度小于水，故答案為：20；氫鍵具有方向性，水結冰時分子間距增大，晶體內部有很大的間隙。