Question

7．氮元素可以形成多種分子和離子，如NH₃、N₂H₄、N₂^-、NH₄⁺、N₂H₆²⁺等．回答以下問題：
（1）N的基態原子中，有3個運動狀態不同的未成對電子；
（2）某元素原子與N₃^-含有相同的電子數，其基態原子的價電子排布圖是3d²4s²；
（3）NH₃、N₂H₄、NH₄⁺、N₂H₆²⁺四種微粒中，同種微粒間能形成氫鍵的有NH₃，N₂H₄；不能作為配位體的有NH₄⁺，N₂H₆²⁺；
（4）純疊氮酸HN₃在常溫下是一種液體，沸點較高，為308.8K，主要原因是HN₃分子間存在氫鍵；
（5）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．
①N₂H₄分子中氮原子的雜化類型是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）
若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有3mol；
（6）肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄化合物類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄ 內微粒間作用力不存在d（填標號）
a．離子鍵      b．共價鍵      c．配位鍵      d．范德華力．

Answer 1

分析 （1）根據氮原子的軌道表示式來解答；
（2）某元素原子與N₃^-含有相同的電子數，則該元素的電子數為22，先寫出基態原子的電子排布式，然后寫出價電子排布式；
（3）氫鍵的形成原因是孤電子對與原子核之間的引力，這就要求另一個條件為原子核要小，所以一般為O，N，F原子，像NH₃有一對孤電子對，N₂H₄有兩對孤電子對，所以NH₃、N₂H₄等能形成氫鍵，而NH₄⁺、N₂H₆²⁺ 中孤電子對都與H⁺離子共用，從而也就沒有了孤電子對，沒有孤電子對不能形成配位體；
（4）分子間氫鍵使物質的沸點升高；
（5）①根據分子中δ鍵數目與孤電子對數目判斷；
②反應中有4mol N-H鍵斷裂，生成1.5molN₂，根據結構式N≡N判斷；
③N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，應含有配位鍵、離子鍵和共價鍵．

解答 解：（1）氮原子能量最低排布是：，有3個運動狀態不同的未成對電子，故答案為：3；
（2）某元素原子的電子數為22，該元素基態原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，價電子排布式為：3d²4s²；
故答案為：3d²4s²；
（3）氫鍵的形成原因是孤電子對與原子核之間的引力，這就要求另一個條件為原子核要小，所以一般為O，N，F原子，像NH₃有一對孤電子對，N₂H₄有兩對孤電子對．所以NH₃，N₂H₄等能形成氫鍵，而NH₄⁺，N₂H₆²⁺ 中孤電子對都與H⁺離子共用，從而也就沒有了孤電子對；不能作為配位體的有NH₄⁺，N₂H₆²⁺，
故答案為：NH₃，N₂H₄；NH₄⁺，N₂H₆²⁺．
（4）HN₃分子間存在氫鍵，所以HN₃在常溫下是一種液體，但沸點較高；
故答案為：HN₃分子間存在氫鍵；
（5）①由于N₂H₄分子中N原子形成3個δ鍵，且有1個孤電子對，N原子sp³雜化；
故答案為：sp³；  
②N₂O₄+2N₂H₄═3N₂+4H₂O，若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，即有1mol N₂H₄參加反應，生成1.5mol N₂，形成π鍵的物質的量為2×1.5mol=3mol；
故答案為：3；
（6）③肼與硫酸反應的離子方程式為N₂H₄+2H⁺═N₂H₆²⁺，N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，N₂H₆²⁺中的化學鍵是共價鍵與配位鍵，N₂H₆²⁺與SO₄^2-之間是離子鍵，不存在范德華力；
故答案為：d．

點評 本題考查考查原子結構與性質，涉及核外電子排布、雜化類型、配位鍵等知識，綜合考查學生的分析能力和基本概念的綜合運用能力，同時把氫鍵的來龍去脈和特點進行了徹底考查，是一道難得的好題，題目難度中等．