Question

4．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）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N＞O＞C．
（3）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．
①NH₃分子的空间构型是三角锥形；N₂H₄分子中氮原子轨道的杂化类型是sP³．
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）△H=-1038.7kJ•mol^-1
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
（4）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）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）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；
（3）①根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型和原子的杂化方式；
②反应中有4mol N-H键断裂，生成1.5molN₂，根据结构式N≡N判断；
③根据硫酸铵晶体中存在的化学键判断；
（4）嵌入某微粒分别与4个N原子形成4个氢键．

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）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；
（3）①NH₃分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以空间构型是三角锥型；N₂H₄分子中氮原子的价层电子对=3+1=4，含有一个孤电子对，N原子轨道的杂化类型是sp³，
故答案为：三角锥型；sp³；
②N₂O₄+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；
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；
（4）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 本题考查了价电子排布式、元素第一电离能大小比较、分子空间构型的判断、原子的杂化方式的判断等知识点，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．