Question

4．叠氮化物是一类重要化合物，氢叠氮酸（HN₃）是一种弱酸，如图1为分子立体结构示意图．肼（N₂H₄）被亚硝酸氧化时便可生成氢叠氮酸（HN₃）：N₂H₄+HNO₂═2H₂O+HN₃．它的酸性类似于醋酸，可微弱电离出H⁺和N${\;}_{3}^{-}$．试回答下列问题：
（1）下列说法正确的是CDE（选填序号）．
A．酸性：HNO₂＞HNO₃
B．N₂H₄中两个氮原子采用的都是sp²杂化
C．HN₃、H₂O都是极性分子
D．N₂H₄沸点高达113.5℃，说明肼分子间可形成氢键
E．叠氮酸HN₃的结构式中①号、②号N的杂化方式分别为sp和sp²
（2）叠氮化物能与Fe³⁺、Cu²⁺及Co³⁺等形成配合物，如：[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄，在该配合物中钴显+3价，基态Fe原子有4个未成对电子．
（3）由叠氮化钠（NaN₃）热分解可得纯N₂：2NaN₃（s）═2Na（l）+3N₂（g），下列说法正确的是BC（选填序号）．
A．NaN₃与KN₃结构类似，前者晶格能较小
B．钠晶胞结构如图2，晶胞中分摊2个钠原子
C．氮的第一电离能大于氧
D．氮气常温下很稳定，是因为氮元素的电负性小
（4）与N${\;}_{3}^{-}$互为等电子体的分子有：CO₂、BeCl₂（写出两种），其中心原子的孤电子对数为0．

Answer 1

分析 （1）A、HNO₂为弱酸，而HNO₃是强酸；
B、N₂H₄中氮原子最外层有5个电子，形成三对共用电子对，另外还有一对孤电子对，氮原子采用的都是sp³杂化；
C、HN₃、H₂O中都有孤电子对，所以都是极性分子；
D、氢键主要存在于N、F、O三种元素的氢化物分子之间，可使物质的熔沸点变大，N₂H₄沸点高达113.5℃，可以说明肼分子间可形成氢键；
E、叠氮酸HN₃的结构式中①号N为直线形、②号N为V型，据此判断；
（2）在[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中，根据化合价代数和为零，可以算得钴的化合价，根据Fe原子的核外电子排布式确定未成对电子数；
（3）A、NaN₃与KN₃结构类似，Na⁺半径小于K⁺，所以NaN₃的晶格能比KN₃大；
B、钠晶胞中，在8个顶点上各有一个原子，体心上还有一个，所以晶胞中钠原子的个数为：8×$\frac{1}{8}$+1=2；
C、氮原子的最外层P轨道有3个电子，处于半充满状态，是一种较稳定结构，所以它的第一电离能大于氧；
D、氮气常温下很稳定，是因为氮气是双原子分子，两个氮原子之间存在N≡N键，不易断裂，与元素的电负性无关．
（4）在N^-₃中，价电子数为16，根据等电子体原理，可以写出等电子体的分子．

解答 解：（1）A、HNO₂为弱酸，而HNO₃是强酸，故A错误；
B、N₂H₄中氮原子最外层有5个电子，形成三对共用电子对，另外还有一对孤电子对，氮原子采用的都是sp³杂化，故B错误；
C、HN₃、H₂O中都有孤电子对，所以都是极性分子，故C正确；
D、氢键主要存在于N、F、O三种元素的氢化物分子之间，可使物质的熔沸点变大，N₂H₄沸点高达113.5℃，可以说明肼分子间可形成氢键，故D正确．
E、叠氮酸HN₃的结构式中①号N直线形则为sp、②号N为V型，则杂化方式sp²，故E正确；
故答案为：CDE；
（2）在[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中，根据化合价代数和为零，可以算得钴的化合价为：+3价，26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，可知在3d上存在4个未成对电子；
故答案为：+3；4；
（3）A、NaN₃与KN₃结构类似，Na⁺半径小于K⁺，所以NaN₃的晶格能比KN₃大，故A错误；
B、钠晶胞中，在8个顶点上各有一个原子，体心上还有一个，所以晶胞中钠原子的个数为：8×$\frac{1}{8}$+1=2，故B正确；
C、子的最外层P轨道有3个电子，处于半充满状态，是一种较稳定结构，所以它的第一电离能大于氧，故C正确；
D、常温下很稳定，是因为氮气是双原子分子，两个氮原子之间存在N≡N键，不易断裂，与元素的电负性无关，故D错误．
故选：BC；
（4）在N^-₃中，价电子数为16，根据等电子体原理，可以写出与N^-₃互为电子体的分子为CO₂、BeCl₂等，其中心原子的孤电子对数为0；
故答案为：CO₂；BeCl₂；0．

点评 本题考查了学生对原子的杂化方式、分子的空间结构、等电子体、电子式等，具有一定的综合性，对学生综合能力有一定的要求，中等难度．