Question

16．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型；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（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．NH$\stackrel{+}{4}$  d．H₂O．

Answer 1

分析 （1）氮元素是7号元素；
（2）同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一电离能大于第ⅢA族的，第ⅤA族的大于第ⅥA族的；
（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；
（4）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）氮原子核外有7个电子，价电子排布式是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：三角锥型；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、配位键和共价键，不含范德华力，故答案为：d；
（4）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．
故选c．

点评 本题考查较综合，涉及核外电子排布、空间构型的判断、晶体中存在的化学键等知识点，分子空间构型是考试热点，要注重基础知识的积累．