题目内容

8．氮化硅是一种新型无机非金属材料，主要有α-氮化硅和β-氮化硅两种晶型，它们都是由[SiN4]正四面体共用顶角原子构成的三维空间网络结构，β-氮化硅的结构如图所示：
用甘氨酸（H2NCH2COOH）或尿素[CO（NH2）2]作为燃料，硝酸铵（NH4NO3）为氧化剂，原硅酸为硅源，蔗糖为碳源，进行反应制备氮化硅．回答下列问题：
（1）1mol甘氨酸分子中含有σ键的数目为9NA，组成该物质的各元素第一电离能由小到大的顺序为H＜C＜O＜N．
（2）尿素分子中碳的杂化方式为sp2，尿素作配体时能作为配位原子的是O、N．
（3）NH4NO3中阴离子的空间构型为平面三角形，由第1、2周期元素能成的与该阴离子互为等电子体的离子是CO32-．
（4）原硅酸的结构为，若去掉氢原子后的剩余部分即Si44-（原硅酸根）为硅氧四面体结构，顶角上的4个氧原子称作“角氧”．3个硅氧四面体彼此用3个角氧相连后，形成离子的化学式为Si3O96-．n个硅氧四面体彼此用4个角氧连接后形成的物质的化学式是SiO2．
（5）β-氮化硅晶体类型为原子晶体，判断的理由是硅和氮以共价键结合的空间网状结构．

分析 （1）甘氨酸分子结构简式为H2NCH2COOH，所以每个分子中含有9个σ键，组成该物质的各元素为C、H、O、N，同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，据此判断第一电离能大小顺序；
（2）尿素分子的结构简式为：，所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，根据配体中配位原子提供孤对电子分析；
（3）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；根据等电子体概念可知，原子数和价电子数都相等 的微粒互为等电子体，NO3-离子中有四个原子，价电子数为24，据此答题；
（4）根据1个硅氧四面体为SiO44-，则3个硅氧四面体彼此用3个角氧相连，即形成的Si3O96-离子；n个硅氧四面体彼此用四个角氧连接后形成空间网状结构的晶体，根据组成元素和空间结构分析．
（5）根据氮化硅的空间结构进行判断；

解答 解：（1）甘氨酸分子结构简式为H2NCH2COOH，所以每个分子中含有9个σ键，所以1mol甘氨酸中含有9NAσ键；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，C、N、O元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N处于第VA族，所以第一电离能N＞O＞C，又H最外层只有1个电子，所以第一电离能最小，故答案为：9NA；H＜C＜O＜N；
（2）尿素分子的结构简式为：，所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，因为配体中配位原子提供孤对电子，所以尿素作配体时能作为配位原子的是O、N，故答案为：sp2；O、N；
（3）NH4NO3中阴离子为硝酸根离子，其中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3，且不含孤电子对，所以硝酸根离子为平面三角形；根据等电子体概念可知，原子数和价电子数都相等的微粒互为等电子体，NO3-离子中有四个原子，价电子数为24，所以与NO3-离子互为等电子体的一种离子为CO32-等，故答案为：平面三角形，CO32-；
（4）1个硅氧四面体为SiO44-，则3个硅氧四面体彼此用3个角氧相连，即形成的Si3O96-离子；n个硅氧四面体彼此用四个角氧连接后形成空间网状结构的晶体，是通过Si-O共价键结合形成是二氧化硅，故答案为：Si3O96-；SiO2．
（5）由氮化硅的结构为硅和氮以共价键结合的空间网状结构，得出属于原子晶体，
故答案为：原子晶体；硅和氮以共价键结合的空间网状结构；

点评 本题考查了分子的结构、杂化轨道、第一电离能的判断、化学键、晶体等，题目难度较大，注意把握题中所给信息，侧重于考查学生对信息的应用能力．

练习册系列答案
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19．已知2H2（g）+O2（g）→2H2O（g）+483.6kJ．下列说法或表达正确的是（　　）
A．在相同的条件下，2mol氢气与1 mol氧气的总能量小于2mol 水蒸气的总能量
B．H2（g）+$\frac{1}{2}$ O2（g）→H2O（1）+Q1；Q1＞241.8kJ
C．氢气燃烧是放热反应，所以氢气和氧气反应不需要其他外界条件即可发生
D．任何条件下，2L水蒸气分解成2L氢气与1L氧气需吸收483.6kJ热量
16．氮、磷等化合物在生产、生活中有重要的用途．回答下列问题：
I．尿素可用于制有机铁肥，主要代表物有三硝酸六尿素合铁（Ⅲ），化学式为[Fe（H2NCONH2）6]（NO3）3．
 请回答下列问题：
（1）尿素[CO（NH2）2]为无色或白色针状，熔点为132.7℃，溶于水、醇，不溶于氯仿等有机溶剂，则尿素属于分子晶体．
（2）写出铁（Ⅲ）电子排布式1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
（3）三硝酸六尿素合铁（Ⅲ）中的NO3-空间构型是平面三角形．
Ⅱ．NH3能与许多金属离子形成形成配离子．
（4）下列有关NH3的说法正确的是A．
A． 电负性顺序：N＞H
B． 氮的非金属性比磷强，所以熔点：PH3＜NH3
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（5）1mol配位化合物[Ag（NH3）2]Cl中，含有的σ键数目8NA．
Ⅲ．直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵，阻燃剂聚磷酸铵结构如图．

（6）P原子采取sp3杂化．
（7）聚磷酸铵内存在的作用力有ABC．
A．离子键   B．共价键   C．配位键   D．氢键    E．范德华力．
3．下列说法正确的是（　　）
A．硫酸、纯碱、偏铝酸钠和过氧化钠分别属于酸、碱、盐和氧化物
B．乙醇、次氯酸钠和二氧化硫分别属于非电解质、强电解质和弱电解质
C．Na、Al、Cu通常分别用电解法、热分解法和置换法冶炼得到
D．天然气、沼气和水煤气分别属于化石能源、可再生能源和二次能源
13．控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-?2Fe2++I2设计成如图所示的原电池．下列判断不正确的是（　　）
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B．反应开始时，盐桥中的阴离子向乙池迁移
C．反应处于化学平衡状态时，甲、乙两池中离子浓度不再变化
D．反应处于化学平衡状态时，电子沿着石墨（乙池）→电流计→石墨（甲池）路径流动
20．某学习小组探究NaHCO3、Na2HCO3和盐酸（盐酸浓度均为1mol．L-1）反应过程中的热效应，实验测得如下数据：
 序号 35mL试剂 固体 混合温度前/℃ 混合温度后/℃
 ① 水 2.5gNaHCO3 20.0 18.5
 ② 水 3.2gNa2CO3 20.0 24.3
 ③ 盐酸 2.5gNaHCO3 20.0 16.2
 ④ 盐酸 3.2gNa2CO3 20.0 25.1
请回答下列问题：
（1）写出NaHCO3和盐酸发生反应的离子方程式HCO3-+H+=CO2↑+H2O
（2）由上述实验得出的结论是：Na2CO3溶液与盐酸的反应是放热（填“吸热”或“放热”下同）反应，NaHCO3溶液与盐酸反应是吸热反应
（3）在如图中画出Na2CO3和盐酸反应前后能量变化曲线（标注“反应物总能量”和“生成物总能量”）
17．下列物质中既能与稀盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应产生氢气的是（　　）
A．CuOB．H2SO4C．CuSO4D．Al
18．探究铜与浓硫酸反应的装置如图所示．试验中观察到：A中有白雾产生，铜片表面变黑并附着有细小黑色颗粒物；B中有白色沉淀物生成．

请回答下列问
（1）证明有SO2生成的现象是品红溶液褪色．
（2）写出铜与浓硫酸反应的化学方程式Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
（3）反应结束后，为检验A中有CuSO4生成，实验操作是：熄灭酒精灯并使A中溶液冷却到室温，将A中溶液缓慢地加入到装有水的烧杯中，并不断搅拌，溶液呈蓝色．
（4）关于试管B中有白色沉淀生成的解释，不合理的是C．
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（6）若反应结束时3.2g铜丝完全溶解，用中和滴定法测定剩余硫酸的物质的量．将A中残余液稀释至1000mL，所需要的仪器有烧杯、玻璃棒、1000mL容量瓶、胶头滴管；若以NaOH溶液为试剂，以酚酞为指示剂，将使测定结果偏高（“偏高”、“偏低”、“无影响”）．（已知：酚酞变色范围pH=8.0～10.0，Ksp[Cu（OH）2]=5.0×10-20）
18．下列有关电解质溶液中粒子浓度关系正确的是（　　）
A．pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③NaClO三种溶液的c（Na+）：①＞②＞③
B．含有AgCl和AgI固体的悬浊液：c（Ag+）＞c（Cl-）=c（I-）
C．CO2的水溶液：c（H+）＞c（HCO3-）=2c（CO32-）
D．含等物质的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液：3c（Na+）=2[c（HC2O4-）+c（C2O42-）+c（H2C2O4）]

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