Question

19．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式是2s²2p³．
（2）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．
①N₂H₄的结构式为．
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）
若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有3mol．
③肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄与硫酸铵晶体类型相同，则N₂H₆SO₄的晶体内不存在D
A．离子键     B．共价键     C．配位键    D．范德华力
（3）FeCl₃溶液与KSCN溶液混合，得到含多种配合物的红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是K₂Fe（SCN）₅．KSCN中的阴离子与CO₂互为等电子体，该阴离子的电子式是．
（4）美国科学家合成了结构呈“V”形对称的N₅⁺，已知该离子中各原子均达到8电子稳定结构．则有关该离子的下列说法中正确的是B．
A．每个N₅⁺中含有35个质子和36个电子    B．该离子中有非极性键和配位键
C．该离子中含有2个π键                 D．与PCl₄⁺互为等电子体
（5）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别．

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是c（填标号）．
a．CF₄         b．CH₄        c． NH₄⁺       d．H₂O
（6）N的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为直线形，阳离子中氮的杂化方式为sp．

Answer 1

分析 （1）N原子核外有7个电子，最外层有5个电子，根据构造原理顺序其价电子排布式；
（2）①N₂H₄中原子间以单键形式存在；
②若该反应N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ•mol^-1中有4molN-H键断裂，说明有1mol肼参加反应，有1.5mol氮气生成，每个氮气分子中含有两个π键，据此计算形成的π键的物质的量；
③根据硫酸铵晶体中存在的化学键判断；
（3）根据化学式中化合价的代数和为零来书写化学式；氧与硫的最外层电子数相同，先确定SCN^-中各原子的连接顺序以及成键方式，再结合离子电子式的书写方法书写．
（4）A．N₅⁺是由N₅分子失去1个电子得到的，1个N₅分子是由5个氮原子构成的，据此进行分析解答．
B．同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同种非金属元素之间形成极性共价键，含有孤电子对和含有空轨道的原子之间能形成配位键，配位键属于共价键；
C．1个氮氮三键中含有2个π键；
D．根据具有相同原子数和价电子数的微粒互称为等电子体；
（5）本题中嵌入某微粒分别与4个N原子形成4个氢键；
（6）氮是7号元素，价电子数是5，氮的最高价氧化物为N₂O₅，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO₃^-，则其阳离子的化学式为：NO₂⁺，其中心原子价电子对数为$\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式杂化，阳离子的构型为直线型，据此答题．

解答 解：（1）氮原子的电子排布式1s²2s²2p³，其价层电子排布式为2s²2p³，故答案为：2s²2p³；
（2）①N₂H₄分子中每个N原子和两个H原子形成两个共价单键，N原子之间存在共价单键，所以其结构式为，
故答案为：；
②若该反应N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ•mol^-1中有4molN-H键断裂，说明有1mol肼参加反应，有1.5mol氮气生成，每个氮气分子中含有两个π键，所以形成的π键有3mol，
故答案为：3；
③3N₂H₆SO₄和（NH₄）₂SO₄都是离子晶体，N₂H₆ ²⁺和SO₄^2-之间存在离子键，N₂H₆²⁺中N和H之间形成6个共价键（其中2个配位键），N和N之间形成共价键，SO₄^2-中S和O之间形成共价键，不含范德华力，
故选：D；
（3）FeCl₃溶液与KSCN溶液混合，得到含多种配合物的红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是K₂Fe（SCN）₅；SCN^-中各原子的连接顺序为S-C-N，S与C形成一对共用电子对，C与N形成三对共用电子对，SCN^-得到的一个电子给了S，故SCN^-的电子式，
故答案为：K₂Fe（SCN）₅；；
（4）A．1个氮原子中含有7个质子、7个电子，则1个N₅分子中含有35个质子、35个电子，N₅⁺是由N₅分子失去1个电子得到的，则1个N₅⁺粒子中有35个质子，34个电子，故A错误；
B．N₅⁺中氮氮三键是非极性共价键，中心的氮原子有空轨道，两边的两个氮原子提供孤电子对形成配位键，故B正确；
C．1个氮氮三键中含有2个π键，所以该离子中含有4个π键，故C错误；
D．N₅⁺和PCl₄⁺具有相同原子数，但价电子数分别为24，27，不是等电子体，故D错误；
故答案为：B；
（5）注意氢键的形成条件及成键元素（N、O、F、H），本题中嵌入某微粒分别与4个N原子形成4个氢键，由成键元素及数目可知为NH₄⁺，
故答案为：c；
（6）氮的最高价氧化物为N₂O₅，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO₃^-，则其阳离子的化学式为：NO₂⁺，其中心原子价电子对数为：$\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式杂化，阳离子的构型为直线型，
故答案为：直线，sp．

点评 本题考查考查原子结构与性质，涉及核外电子排布、电离能的大小比较、杂化类型、配位键等知识，综合考查学生的分析能力和基本概念的综合运用能力，为高考常见题型和高频考点，注意相关基础知识的学习，难度中等．