题目内容
【题目】氮及其化合物在科学研究和化工生产等领域都有着广泛的应用。请回答下列问题：
（1）与氮元素同族的第四周期元素的基态原子价层电子轨道表达式为___________。
（2）尿素分子的结构简式为：CO(NH2)2，该分子中σ键数目为___________，实验测得：分子中的所有原子在同一平面内，尿素中的碳氧键（125pm）比典型的碳氧双键（121pm）长，而尿素中的碳氮键（137pm）比典型的碳氮单键（147pm）短，说明分子中存在____________。
（3）氨分子构型为_________，氨晶体中，氨分子中的每个H 均参与一个氢键的形成，1 mol固态氨中有_____mol氢键。
（4）通常认为Cu3N是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。
可知， Cu原子的第一电离能为_____kJmol1，N≡N键键能为_____kJmol1，Cu3N晶格能为_____kJmol1。
（5）Cu3N晶体的晶胞如图(b)所示。晶胞边长为anm，晶胞中N3- 位于Cu+所形成的正八 面体的体心，该正八面体的边长为____nm。
【答案】
7 π46 三角锥形 3 756 936 5643 
a
【解析】
（1）与氮元素同族的第四周期元素为As，其原子价层电子轨道式为；
（2）尿素的结构简式为
，成键原子之间只能形成一个σ键，因此该尿素分子中含有σ键的数目为7，实验测得：分子中的所有原子在同一平面内，尿素中的碳氧键（125pm）比典型的碳氧双键（121pm）长，而尿素中的碳氮键（137pm）比典型的碳氮单键（147pm）短，类似与苯中碳碳键介于碳碳单键和碳碳双键之间的键，说明尿素分子中氮原子的孤电子对与C=O中的π键形成了一个4中心6电子的离域大π键，即分子中含有π46；
（3）NH3空间构型为三角锥形，“氨分子中的每个H均参与一个氢键的形成”可知，每一个H原子直接与两个N原子邻接，根据均分思想，每一个H原子将会给它周围的每一个N原子贡献1/2个H原子，在整体化学式为NH3的氨晶体中，每个N原子均分后应有三个H原子与其相邻，因此在均分前的晶体结构中，每个N原子应与六个H原子邻接，每个H原子参与一个氢键的形成，显然，每个氢键只由一个H原子参与形成，根据均分思想，每个氨分子均分得到三个H原子，也即每个氨分子均分得到3个氢键，即1mol氨中有3mol氢键；
（4）根据第一电离能的定义，Cu原子的第一电离能为2268/3kJ·mol－1=756kJ·mol－1；键能是形成1mol化学键时需要放出最低的热量，即氮氮三键的键能为468kJ·mol－1×2=936kJ·mol－1；设氮化亚铜的晶格能为U，根据盖斯定律可知，1017+2268+468-1290-U=-3180（注意铜原子变为亚铜离子是吸热的，而氮原子变为氮离子是放热的），则U=5643kJ·mol-1,所以，Cu3N的晶格能为5643kJ·mol－1；
（5）晶胞中N3－ 位于Cu＋所形成的正八面体的体心，白球是Cu＋，黑球为N3－，则正八面体的边长为面对角线为一半，即为anm。
