Question

Ⅰ 氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布图是_________________。
（2）C、N、O 三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。
（3）肼(N₂H₄)分子可视为NH₃分子中的一个氢原子被－NH₂（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH₃分子的空间构型是_______________；N₂H₄分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l)===3N₂(g)＋4H₂O(g)   △H=－1038.7kJ·mol^－1
若该反应中有4mol N－H 键断裂，则形成的π 键有________mol。
Ⅱ 金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。
（4）第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是______。
（5）甲醛（H₂C＝O）在Ni 催化作用下加氢可得甲醇（CH₃OH）。甲醛分子内C 原子的杂化方式为________。
Ⅲ 氮可以形成多种离子，如N^3－，NH₂^－，N₃^－，NH₄⁺，N₂H₅⁺，N₂H₆²⁺等，已知N₂H₅⁺与N₂H₆²⁺是由中性分子结合质子形成的，类似于NH₄⁺，因此有类似于 NH₄⁺的性质。
（6）写出N₂H₆²⁺与碱溶液反应的离子方程式                                            ；
（7）写出N₃^－等电子体物质的化学式                                      ；（一种）

Answer 1

（18分） （1）     （2分）            （2）N＞O＞C  （2分）
（3）①三角锥形（2分）  sp³（2分）    ②3（2分）
（4）C  （2分）                      （5）sp²  （2分）
（6）N₂H₆²⁺+2OH^－＝N₂H₄+2H₂O （2分） （7）N₂O   CO₂  CNO^－ 等   （2分）

解析试题分析：Ⅰ（1）根据构造原理可知，基态氮原子的价电子排布图是。
（2）非金属性越强，第一电离能越大。但由于氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，所以第一电离能大于氧元素的，则C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N＞O＞C。
（3）①氨气分子中中心原子氮原子含有1对孤对电子，所以NH₃分子的空间构型是三角锥型，NH₃中氮原子轨道的杂化类型是sp³。而肼(N₂H₄)分子可视为NH₃分子中的一个氢原子被—NH₂（氨基）取代形成的，所以N₂H₄分子中氮原子轨道的杂化类型是sp³，这个与H₂O，H₂O₂中O的杂化类型都是sp³的道理是一样的。
②反应中有4mol N－H键断裂，即有1molN₂H₄参加反应，生成1.5molN₂，则形成的π键有3mol。
Ⅱ（4）Ni含有2对未成对电子，所以第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是碳元素。
（5）甲醛是平面型结构，所以中心原子碳原子的杂化方式是sp2杂化。
Ⅲ（6）N₂H₆²⁺与碱溶液反应类似于NH₄^＋与碱液的反应，所以反应的方程式是N₂H₆²⁺+2OH^－＝N₂H₄+2H₂O。
（7）原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，则和N₃^－等电子体物质的化学式是N₂O、CO₂ 、CNO^－ 等。
考点：考查核外电子排布式、轨道表达式、杂化轨道类型、分子空间结构、等电子体以及化学键的有关计算和判断
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和知识的迁移能力。该题以“周期表中的元素”为载体，考查学生对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。