Question

16．氮元素可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）基態氮原子的價電子排布式是2s²2p³．
（2）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C．
（3）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一種氮的氫化物．
①NH₃分子的空間構型是三角錐型；N₂H₄分子中氮原子軌道的雜化類型是sp³．
②肼可用作火箭燃料，燃燒時發生的反應是：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ•mol^-1，若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有3mol．
③肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄，N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄晶體內不存在d（填標號）
a．離子鍵　　　　　b．共價鍵
c．配位鍵         d．范德華力
（4）圖1表示某種含氮有機化合物的結構，其分子內4個氮原子分別位于正四面體的4個頂點（圖2），分子內存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個氫鍵予以識別．

下列分子或離子中，能被該有機化合物識別的是c（填標號）．
a．CF₄  b．CH₄
c．NH$\stackrel{+}{4}$  d．H₂O．

Answer 1

分析 （1）氮元素是7號元素；
（2）同一主族元素的第一電離能隨著原子序數的增大而減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一電離能大于第ⅢA族的，第ⅤA族的大于第ⅥA族的；
（3）①根據價層電子對互斥理論確定分子空間構型和原子的雜化方式；
②根據氮氫鍵和生成氣體、π鍵之間的關系式計算；
③根據硫酸銨晶體中存在的化學鍵判斷；
（4）能被該有機物識別即能嵌入空腔形成4個氫鍵，則要求某分子或離子是正四面體結構且能形成氫鍵，據此解題．

解答 解：（1）氮原子核外有7個電子，價電子排布式是2s²2p³，故答案為：2s²2p³；
（2）C、N、O屬于同一周期元素且原子序數依次減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一電離能大小順序是N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
（3）①NH₃分子中氮原子含有3個共價鍵和一個孤電子對，所以空間構型是三角錐型；N₂H₄分子中氮原子的加成電子對=3+1=4，含有一個孤電子對，N原子軌道的雜化類型是sp³，故答案為：三角錐型；sp³；
②若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則有1molN₂H₄參加反應，生成氮氣1.5mol，形成的π鍵有1.5mol×2=3mol，故答案為：3；
③硫酸銨是離子化合物，硫酸銨中存在離子鍵和共價鍵，N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，所以N₂H₆SO₄的晶體內存在離子鍵、配位鍵和共價鍵，不含范德華力，故答案為：d；
（4）要形成氫鍵，就要掌握形成氫鍵的條件：一是要有H原子，二是要電負性比較強，半徑比較小的原子比如F、O、N等構成的分子間形成的特殊的分子間作用力．符合這樣的選項就是c和d，但題中要求形成4個氫鍵，氫鍵具有飽和性，這樣只有選c．
故選c．

點評 本題考查較綜合，涉及核外電子排布、空間構型的判斷、晶體中存在的化學鍵等知識點，分子空間構型是考試熱點，要注重基礎知識的積累．