Question

2．H、C、N、O是几种重要的非金属元素．回答以下问题：
（1）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N＞O＞C．
（2）H₃O⁺中H-O-H的键角比H₂O中H-O-H的键角大，是因为H₂O中O原子有两对孤对电子，H₃O⁺中O原子有一对孤对电子，排斥力较小．
（3）与CO₂是等电子体，可检验溶液中Fe³⁺的阴离子的电子式．
（4）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化物．
①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
若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有3mol．
②肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，则N₂H₆SO₄的晶体内不存在d（填标号）
a、离子键           b、共价键           c、配位键           d、范德华力
（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．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；
（2）一般来说，相互之间排斥力的大小为：孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力；
（3）与CO₂是等电子体，可检验溶液中Fe³⁺的阴离子为SCN^-，根据与CO₂是等电子体，等电子体具有相似的结构确定SCN^-中各原子的连接顺序以及成键方式书写离子电子式；
（4）①反应中有4mol N-H键断裂，生成1.5molN₂，根据结构式N≡N判断；
②根据硫酸铵晶体中存在的化学键判断；
（5）嵌入某微粒分别与4个N原子形成4个氢键．

解答 解：（1）C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（2）H₂O中O原子有两对孤对电子，H₃O⁺中O原子有一对孤对电子，因为孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，导致H₃O⁺中H-O-H键角比H₂O中H-O-H键角大．
故答案为：H₂O中O原子有两对孤对电子，H₃O⁺中O原子只有1对孤对电子，对O-H 键排斥力减小；
（3）与CO₂是等电子体，可检验溶液中Fe³⁺的阴离子为SCN^-，因氧与硫的最外层电子数相同，根据题目信息，确定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：；
（4）①N₂O₄+2N₂H₄═3N₂+4H₂O，若该反应中有4mol N-H键断裂，即有1mol N₂H₄参加反应，生成1.5mol N₂，形成π键的物质的量为2×1.5mol=3mol，
故答案为：3；
②3N₂H₆SO₄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；
（5）由氢键的形成条件及成键元素（N、O、F、H）可知，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．

点评 本题考查了第一电离能、化学键、等电子体等知识点，题目难度中等，注意分子空间构型的判断及原子杂化方式的判断是高考的热点．