题目内容

【题目】将大气中的氮气活化合成氨是维持地球上生命所必需的转化过程,最近我国成功研制出高效电催化固氮催化剂Mo2N,它的研制成功能有效提高氮肥生产效率。

回答下列问题:

(1)钼(Mo)位于第五周期,与铬同副族,则Mo的价电子排布式为______________。

(2)基态氮原子核外电子空间运动状态有____种,氮元素所在周期中第一电离能最大的前三种元素依次是____(按由大到小的顺序写)。

(3)氮元素能形成一系列的化合物,如NH3、HN3(结构式为)、H2NCH2COOH等。NH3的分子构型为________,HN3结构式中间两个氮原子的杂化轨道类型为________,1个HN3分子中含______个π键;H2NCH2COOH(熔点为182 ℃)、CH3CH2COOH(熔点为22 ℃)的相对分子质量几乎相同,但熔点相差很大,从物质结构的角度分析,导致该现象的主要原因是______。

(4)氮与铂元素形成的某种化合物晶胞如图所示,则该化合物的化学式为______,若该晶胞的边长为d pm,则晶体的密度为____ g/cm3。

【答案】4d55s1 7 Ne>F>N 三角锥形 sp2、sp 3 H2NCH2COOH分子间形成的氢键数目比CH3CH2COOH分子间形成的氢键数目多 PtN2

【解析】

(1)铬是第四周期元素,其价电子排布式为3d54s1,钼(Mo)与铬同副族,则Mo的价电子排布式为4d55s1。

(2)原子核外的任意一个电子的运动状态均不同,故基态氮原子核外电子空间运动状态有7种。由第一电离能递变规律知,第二周期第一电离能最大的前三种元素依次是Ne、F、N,答案为:7;Ne>F>N。

(3)NH3是三角锥形分子,中与氢成键的氮原子形成了2个σ键、还有一个孤电子对,故它为sp2杂化,中间的氮原子形成了2个σ键,无孤电子对,故为sp杂化。1个HN3分子中π键共有3个。H2NCH2COOH、CH3CH2COOH两种分子相对分子质量相差1,故范德华力几乎相同,二者分子间均可形成氢键,但前者分子中存在两种能形成氢键的共价键:N—H、O—H,后者只有一个O—H,故前者分子间氢键数目比后者的多,所以熔点比后者高,答案为:三角锥形;sp2、sp;3;H2NCH2COOH分子间形成的氢键数目比CH3CH2COOH分子间形成的氢键数目多。

(4)氮化铂的晶胞中Pt的数目为:8×+6×=4,N的个数为8,故氮化铂的化学式为PtN2,一个晶胞中含有4个“PtN2”,故一个晶胞的质量为×223 g,晶胞的体积为(1010d)3 cm3,由此可求出其密度,答案为:PtN2;。

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