Question

3．氮元素可以形成多种化合物．回答以下问题：
（1）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：${N_2}{O_4}（l）+2{N_2}{H_4}（l）═3{N_2}（g）+4{H_2}O（g）\;△H=-1038.7kJ•mo{l^{-1}}$
若该反应中有4molN-H键断裂，则形成的π键有3mol．
③肼能与硫酸反应形成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
（2）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内四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.$N{H_4}^+$   d．H₂O．

Answer 1

分析 （1）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根据氮氢键和生成气体、π键之间的关系式计算；
③根据硫酸铵晶体中存在的化学键判断；
（2）能被该有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键，则要求某分子或离子是正四面体结构且能形成氢键，据此解题．

解答 解：（1）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形；N₂H₄分子中氮原子的加成电子对=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：三角锥形；sp³；
②若该反应中有4mol N-H键断裂，则有1molN₂H₄参加反应，生成氮气1.5mol，形成的π键有1.5mol×2=3mol，故答案为：3；
③硫酸铵是离子化合物，硫酸铵中存在离子键和共价键，N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，所以N₂H₆SO₄的晶体内存在离子键和共价键，不含金属键和范德华力，故答案为：d；
（2）要形成氢键，就要掌握形成氢键的条件：一是要有H原子，二是要电负性比较强，半径比较小的原子比如F、O、N等构成的分子间形成的特殊的分子间作用力，符合这样的选项就是c和d，但题中要求形成4个氢键，氢键具有饱和性，这样只有选c，故答案为：c．

点评 本题考查较综合，涉及空间构型的判断、晶体中存在的化学键、氢键的成键特征等知识点，分子空间构型是考试热点，注意氢键具有饱和性，题目难度不大，要注重基础知识的积累．