Question

8．叠氮化物是一类重要化合物，氢叠氮酸（HN₃）是一种弱酸，如图为分子结构示意图1．肼（N₂H₄）被亚硝酸氧化时便可生成氢叠氮酸（HN₃）：N₂H₄+HNO₂═2H₂O+HN₃．它的酸性类似于醋酸，可微弱电离出H⁺和N₃^-．

试回答下列问题：
（1）下列说法正确的是CD（选填序号）．
A．酸性：HNO₂＞HNO₃
B．N₂H₄中两个氮原子采用的都是sp²杂化
C．HN₃、H₂O都是极性分子
D．N₂H₄沸点高达113.5℃，说明肼分子间可形成氢键
（2）叠氮化物能与Fe³⁺、Cu²⁺及Co³⁺等形成配合物，如：[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄，在该配合物中钴显+3价，根据价层电子对互斥理论可知SO₄^2-的立体构型为正四面体，写出钴原子在基态时的核外电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²．
（3）由叠氮化钠（NaN₃）热分解可得纯N₂：2NaN₃（s）═2Na（l）+3N₂（g），下列说法正确的是BC（选填序号）．
A．NaN₃与KN₃结构类似，前者晶格能较小
B．钠晶胞结构如图2，晶胞中分摊2个钠原子
C．氮的第一电离能大于氧D．氮气常温下很稳定，是因为氮元素的电负性小
（4）与N₃^-互为等电子体的分子有：CO₂、BeCl₂（举两例）．

Answer 1

分析 （1）A．HNO₂为弱酸，而HNO₃是强酸；
B．N₂H₄中氮原子最外层有5个电子，形成三对共用电子对，另外还有一对孤电子对，氮原子采用的都是sp³杂化；
C．HN₃、H₂O中都有孤电子对，所以都是极性分子；
D．氢键主要存在于N、F、O三种元素的氢化物分子之间，可使物质的熔沸点变大，N₂H₄沸点高达113.5℃，可以说明肼分子间可形成氢键．
（2）在[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中，根据化合价代数和为零，可以算得钴的化合价，SO₄^2-中S原子采用sp³杂化方式，可知SO₄^2-的立体构型为正四面体，钴原子为27号元素，故其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²；
（3）A．NaN₃与KN₃结构类似，Na⁺半径小于K⁺，所以NaN₃的晶格能比KN₃大；
B．钠晶胞中，在8个顶点上各有一个原子，体心上还有一个，所以晶胞中钠原子的个数为：8×$\frac{1}{8}$+1=2；
C．氮原子的最外层P轨道有3个电子，处于半充满状态，是一种较稳定结构，所以它的第一电离能大于氧；
D．氮气常温下很稳定，是因为氮气是双原子分子，两个氮原子之间存在N≡N键，不易断裂，与元素的电负性无关．
（4）在N₃^-中，价电子数为16，根据等电子体原理，可以写出等电子体的分子．

解答 解：（1）A．HNO₂为弱酸，而HNO₃是强酸，故A错误；
B．N₂H₄中氮原子最外层有5个电子，形成三对共用电子对，另外还有一对孤电子对，氮原子采用的都是sp³杂化，故B错误；
C．HN₃、H₂O中都有孤电子对，所以都是极性分子，故C正确；
D．氢键主要存在于N、F、O三种元素的氢化物分子之间，可使物质的熔沸点变大，N₂H₄沸点高达113.5℃，可以说明肼分子间可形成氢键，故D正确；
故答案为：CD；
（2）在[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄中，根据化合价代数和为零，可以算得钴的化合价为：+3价，SO₄^2-中S原子采用sp³杂化方式，可知SO₄^2-的立体构型为正四面体；27号元素Co基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²，
故答案为：+3；正四面体；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²；
（3）A．NaN₃与KN₃结构类似，Na⁺半径小于K⁺，所以NaN₃的晶格能比KN₃大，故A错误；
B．钠晶胞中，在8个顶点上各有一个原子，体心上还有一个，所以晶胞中钠原子的个数为：8×$\frac{1}{8}$+1=2，故B正确；
C．子的最外层P轨道有3个电子，处于半充满状态，是一种较稳定结构，所以它的第一电离能大于氧，故C正确；
D．常温下很稳定，是因为氮气是双原子分子，两个氮原子之间存在N≡N键，不易断裂，与元素的电负性无关，故D错误；
故答案为：BC；
（4）在N₃^-中，价电子数为16，根据等电子体原理，可以写出与N₃^-互为电子体的分子为CO₂、BeCl₂等，
故答案为：CO₂、BeCl₂．

点评 本题考查了原子的杂化方式、分子的空间结构、等电子体等，具有一定的综合性，对学生综合能力有一定的要求，题目中等难度．