Question

【题目】Fritz Haber在合成氨领域的贡献距今已经110周年，氮族元素及其化合物应用广泛。

(1)在基态13N原子中，核外存在__________对自旋相反的电子，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为__________形。

(2)根据价层电子对互斥理论，NH3、NO3-、NO2-中，中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是________，与NO3-互为等电子体的分子为__________。液氨中存在电离平衡2NH3NH4+＋NH2-，根据价层电子对互斥理论，可推知NH2-的空间构型为__________，液氨体系内，氮原子的杂化轨道类型为________。NH3比PH3更容易液化的原因为__________________。

(3)我国科学工作者实现世界首次全氮阴离子(N5-)金属盐Co(N5)2(H2O)4·4H2O的合成，其结构如图所示，可知N5-的化学键类型有______________。

(4)把特定物质的量之比的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加热时，生成晶体X，其晶胞的结构图及晶胞参数如图所示。则晶体X的化学式为__________，其晶体密度为__________(设阿伏加德罗常数的值为NA，列出计算式)g·cm－3。

Answer 1

【答案】2 哑铃(纺锤) NH3 SO3或BF3 V形 sp3 液氨存在分子间氢键，沸点高于PH3，故NH3比PH3更易液化 σ键、π键 HgNH4Cl3 1×325.5/NA×(a×10-10)2×c×10-10

【解析】

(1)氮原子的电子排布是1s22s22p3，可知核外存在2对自旋相反的电子。核外电子占据的最高能级为2p，电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形；

(2) NH3、NO3-、NO2-中，中心原子价层电子对数分别为3、４、４，不同于其他两种粒子的是NH3；等电子体要求原子总数相同、价原子总数相同，与NO3-互为等电子体的分子为SO3或BF3；NH的中心原子N的价层电子对数为4，孤电子对数为2，可知空间构型为V形；氨气分子中氮原子价层电子对个数=3+×（5-3×1）=4，所以N原子采用sp3杂化；液氨存在分子间氢键，沸点高于PH3，故NH3比PH3更易液化；

(3)由结构可知，存在的化学键为σ键、π键；

(4)由均摊法可知，1个晶胞中Hg2＋、NH、Cl－个数分别为1、1、3，则晶体X的化学式为HgNH4Cl3；

晶体密度ρ＝N M/NAV，又M(HgNH4Cl3)＝325.5 g/mol，V＝(a×10－10)2·c×10－10 cm3。

故ρ＝1×325.5/NA×(a×10-10)2×c×10-10g·cm－3。