Question

氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料，它是一種超硬物質，本身具有潤滑性，并且耐磨損．一定條件下，氮氣、氫氣與四氯化硅反應可以制得氮化硅，化學反應方程式為：3SiCl₄+6H₂+2N₂→Si₃N₄+12HCl，氮的氫化物肼（N₂H₄）是航天火箭發射常用的燃料，二氧化氮作氧化劑． 
（1）氮原子的最外層電子排布式是

 

；氮元素有多種化合價，寫出含2種價態氮的化合物的化學式

 

（舉一例）．
（2）硅原子核外電子排布在

 

種不同能量的電子亞層上，氮化硅屬

 

晶體．
（3）上述反應中，屬于同一周期的元素符號有

 

，用

 

事實可以比較它們的非金屬性強弱．
（4）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個氫原子被-NH₂取代形成的另一種氮的氫化物．NH₃分子的空間構型是

 

；與N₂H₄分子具有相同電子數的分子有多種，其中具有可燃性的物質是

 

（舉一例）．
（5）肼作火箭發射燃料，燃燒時發生的反應是：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）→3N₂（g）+4H₂O（g）+1038.7kJ，若該反應中有4molN-H鍵斷裂，則形成的氣體有

 

mol，其中轉移電子數目

 

．
（6）肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄，該物質晶體類型與硫酸銨相同，則其溶液PH

 

7（填＞、＜或=），原因是

 

（用離子方程式表示）．

Answer 1

分析：（1）N元素為7號元素，原子核外有2個電子層；NH₄⁺中N元素為-3價，N元素的含氧酸根中N為正價；
（2）根據硅原子核外電子排布式分析；根據氮化硅的物理性質分析；
（3）Si與Cl都是第三周期元素；元素的氫化物越穩定，對應非金屬性越強，或最高價氧化物對應水化物酸性酸性越強，則元素的非金屬性越強；
（4）根據氨氣中N原子的雜化分析；與N₂H₄分子具有相同電子數的分子有多種，其中具有可燃性的物質是C₂H₆；
（5）根據氮氫鍵和生成氣體、轉移電子之間的關系式計算；
（6）N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，根據硫酸銨的性質分析．

解答：解：（1）N元素為7號元素，原子核外有2個電子層，其最外層電子排布式是2s²2p³；NH₄⁺中N元素為-3價，N元素的含氧酸根中N為正價，所以含2種價態氮的化合物的化學式為NH₄NO₃或NH₄NO₂，
故答案為：2s²2p³；NH₄NO₃或NH₄NO₂；
（2）Si為14號元素，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，所以其核外電子排布在5種不同能量的電子亞層上；氮化硅有超硬和耐磨性，所以屬于原子晶體，
故答案為：5；原子；
（3）一定條件下，氮氣、氫氣與四氯化硅反應可以制得氮化硅，化學反應方程式為：3SiCl₄+6H₂+2N₂→Si₃N₄+12HCl，反應中Si、Cl都是第三周期元素；元素的氫化物越穩定，對應非金屬性越強，或最高價氧化物對應水化物酸性酸性越強，則元素的非金屬性越強，
故答案為：Si、Cl；氫化物穩定性或最高價氧化物對應水化物酸性；
（4）NH₃中N原子成3個σ鍵，有一對未成鍵的孤對電子，雜化軌道數為4，采取sp³型雜化雜化，孤對電子對成鍵電子的排斥作用較強，N-H之間的鍵角小于109°28′，所以氨氣分子空間構型是三角錐形；與N₂H₄分子具有相同電子數的分子有多種，其中具有可燃性的物質是C₂H₆，
故答案為：三角錐型；C₂H₆；
（5）若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則有1molN₂H₄參加反應，生成氣體的物質的量=

7

2

mol=3.5mol，轉移電子數=

8

2

=4N_A，
故答案為：3.5；4N_A；
（6）肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄，該物質晶體類型與硫酸銨相同，已知硫酸銨水解顯酸性，所以N₂H₆SO₄的溶液也顯酸性，即PH＜7；其水解方程式為：N₂H₆²⁺+2H₂O?N₂H₄?2H₂O+2H⁺，故答案為：＜；N₂H₆²⁺+2H₂O?N₂H₄?2H₂O+2H⁺．

點評：本題考查較綜合，涉及核外電子排布、空間構型的判斷、有關物質的量的計算、鹽的水解等知識點，分子空間構型是考試熱點，要注重基礎知識的積累，題目難度較大．