Question

氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损。一定条件下，氮气、氢气与四氯化硅反应可以制得氮化硅，化学反应方程式为：3SiCl₄+6H₂+2N₂ → Si₃N₄+12HCl
氮的氢化物肼（N₂H₄）是航天火箭发射常用的燃料，二氧化氮作氧化剂。
回答以下问题：
（1）氮原子的最外层电子排布式是_________________；氮元素有多种化合价，写出含2种价态氮的化合物的化学式_________________（举一例）。
（2）硅原子核外电子排布在______________种不同能量的电子亚层上，氮化硅属______________晶体。
（3）上述反应中，属于同一周期的元素符号有_________，用___________________________事实可以比较它们的非金属性强弱。
（4）肼(N₂H₄)分子可视为NH₃分子中的一个氢原子被－NH₂取代形成的另一种氮的氢化物。NH₃分子的空间构型是______________；与N₂H₄分子具有相同电子数的分子有多种，其中具有可燃性的物质是_________（举一例）。
（5）肼作火箭发射燃料，燃烧时发生的反应是：N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l) → 3N₂(g)＋4H₂O(g)+1038.7kJ若该反应中有4mol N－H键断裂，则形成的气体有_____mol，其中转移电子数目_____。
（6）肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄。该物质晶体类型与硫酸铵相同，则其溶液PH_______7（填>、＜或=），原因是____________________（用离子方程式表示）

Answer 1

（1）2s²2p³ ;NH₄NO₃ 或 NH₄NO₂（合理给分） （2分）
（2）5; 原子 （2分）
（3）Si、 Cl ; 氢化物稳定性或最高价氧化物对应水化物酸性 （2分）
（4）三角锥形 ; C₂H₆  (合理给分)（2分）
（5）3.5 ; 4N_A（N_A代表阿伏伽德罗常数 ）或2.408×10²⁴ （2分）
（6）< ;N₂H₆²⁺ +2H₂ON₂H₄·2H₂O+2H⁺(合理给分)（2分）

解析试题分析：（1）氮原子是7号元素，最外层电子排布式为2s²2p³；2种价态氮的化合物的化学式NH₄NO₃ 或 NH₄NO₂。
（2）硅原子是14号元素，核外电子排布式为1S²2s²2p⁶ 3S²3P²能层和能级其中任一项不同，即轨道能量不同，故核外电子排布在5种不同能量的电子亚层上，氮化硅是一种超硬物质据此性质可知氮化硅属于原子晶体。
（3）上述反应中，属于同一周期的元素符号有Si、 Cl ; ，用氢化物稳定性或最高价氧化物对应水化物酸性事实可以比较它们的非金属性强弱。
（4）NH₃分子中氮原子发生了SP3杂化，但配位原子只有3个，故其空间构型是三角锥形；与N₂H₄分子具有相同电子数的分子有多种，其中具有可燃性的物质是 C₂H₆。
（5）N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l) → 3N₂(g)＋4H₂O(g)+1038.7kJ反应中有4mol N－H键断裂，即有1molN₂H₄发生了反应，则形成的气体有3.5mol，其中转移电子数目 4N_A。
（6）硫酸铵是强酸弱碱盐，可知该物质也是，则其溶液PH小于7，水解方程式可写为N₂H₆²⁺ +2H₂ON₂H₄·2H₂O+2H⁺。
考点：本题主要考查原子轨道的能量判断，分子的空间构型，盐类的水解等知识。