题目内容
【题目】B、N、Ti、Fe都是重要的材料元素,其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。
(1)基态Fe2+的电子排布式为_____;Ti原子核外共有________种运动状态不同的电子。
(2)BH3分子与NH3分子的空间结构分别为_________;BH3与NH3反应生成的BH3·NH3分子中含有的化学键类型有_______,在BH3·NH3中B原子的杂化方式为________。
(3)N和P同主族。科学家目前合成了N4分子,该分子中N—N—N键的键角为________;N4分解后能产生N2并释放出大量能量,推测其用途___________。(写出一种即可)
(4)NH3与Cu2+可形成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3具有相同的空间构型,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是____。
(5)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,其催化的一个实例如图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲,主要原因是______。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为________。
![]()
【答案】1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 或[Ar]3d6 22 平面正三角形、三角锥形 共价键、配位键 sp3 60° 制造火箭推进剂或炸药(其他合理答案均可) F 的电负性比 N 大,N—F 成键电子对偏向 F,导致 NF3 中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强,难以形成配位键 化合物乙分子间存在氢键 N>O>C
【解析】
(1)铁为26号元素,原子失去最外层4s能级2个电子,形成Fe2+,据此书写核外电子排布式,核外的每个电子的运动状态均不同;
(2)NH3分子中氮原子含有孤电子对,BF3分子中B元素不含孤电子对,导致其空间构型不同;根据价层电子对互斥理论确定BF3的分子空间构型;
(3)N4分子与P4结构相似,为正四面体构型,每个面均为正三角形;N4分解后能产生N2并释放出大量能量,据此判断用途;
(4)NF3中N-F成键电子对偏向于F原子,N原子上的孤对电子难与铜离子形成配离子;
(5)氢键的存在导致物质熔沸点升高;化合物乙中能形成sp3杂化的原子有C、N、O元素,同一周期元素,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,据此排序。
(1)铁原子失去最外层4s能级2个电子,形成Fe2+,核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6;Ti元素原子核外有22个电子,所以原子中运动状态不同的电子共有22种,故答案为:1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6;22;
(2)NH3分子中氮原子含有孤电子对,BF3分子中B元素不含孤电子对,BF3中B原子含有3个σ键且不含孤电子对,所以BF3为平面三角形构型,NH3中N原子含有3个σ键和1个孤电子对,所以NH3为三角锥构型;BF3NH3分子中含有的化学键类型有共价键、配位键;在BF3NH3中B原子的价层电子对数为4+0=4,杂化方式为sp3,故答案为:平面正三角形;三角锥型;共价键、配位键;sp3;
(3)N4分子中N原子形成3个σ键、含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4,N原子采取sp3杂化,每个面为正三角形,N-N 键的键角为60°;N4分解后能产生N2并释放出大量能量,可以制造火箭推进剂或炸药,故答案为:60°;制造火箭推进剂或炸药;
(4)F的电负性大于N元素,NF3中N-F成键电子对偏向于F原子,导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强,N原子上的孤对电子难与铜离子形成配离子,所以NF3不易与Cu2+形成配离子,故答案为:F的电负性比N大,N-F成键电子对偏向F,导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强,难以形成配位键;
(5)氢键的存在会导致物质熔沸点升高,乙中含有分子间氢键、甲不含氢键,所以化合物乙熔沸点高于甲;化合物乙中能形成sp3杂化的原子有C、N、O元素,同一周期元素,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,所以第一电离能N>O>C,故答案为:化合物乙分子间存在氢键;N>O>C。