Question

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                  。
（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是          。
（3）（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。
①N₂H₄分子中氮原子轨道的杂化类型是           。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N₂O₄（1）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=" —103" 8．7kJ．mol^—1
若该反应中有4mol N—H键断裂，则形成的键有         mol。
③肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄，N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，则N₂H₆SO₄的晶体内不存在     （填标号）
a．离子键  b．共价键  c．配位键  d．范德华力
（4）氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，在与石墨结构相似的六方氮化硼晶钵中，层内B原子与N原子之间的化学键为___        。
（5）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为3．615×l0^—10m，立方氮化硼晶胞中含有     个氮原子、     个硼原子，立方氮化硼的密度是     g．cm^一3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N_A）

Answer 1

（1）2s²2p³（2分）
（2）N＞O＞C（2分）
（3）①sp³ （2分）   ②3（2分） ③d（2分）
（4）共价键（1分）
（5）4（1分）  4（1分）     （2分）

试题分析：（1）根据构造原理可写出基态氮原子的价电子排布式是2s²2p³。
（2）非金属性越强，第一电离能越大。但由于N中的2p是半充满，稳定性强，所以第一电离能大于O的，顺序为N＞O＞C。
（3）①NH₃分子中中心原子含有1对孤对电子，所以是三角锥形结构。NH₃中氮原子轨道的杂化类型是sp³，而肼(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，所以N₂H₄分子中氮原子轨道的杂化类型是sp³，这个与H₂O，H₂O₂中O的杂化类型都是sp³的道理是一样的。
②根据反应式可知，当反应中有4mol N－H键断裂时，必然会生成1.5mol氮气。由于三键中含有2个π键，所以形成的π键有3mol。
③硫酸铵是离子化合物，含有离子键、极性键、配位键。但没有范德华力。所以答案选d。
（4）B与N为非金属元素，层内B原子与N原子之间的化学键为共价键。
（5）金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝8×1/8 + 6×1/2 + 4 ＝ 8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子。立方氮化硼的一个晶胞中含有4个N和4个B原子，故“每个BN分子”所占的体积为(361.5×10^－10cm)3/4 ，每mol的体积为(361.5×10^－10cm)3×N_A/4，每mol的质量为(361.5×10^－10cm)3×N_A×ρ/4＝25，故立方氮化硼的密度是 。