Question

【题目】N 是一种重要的元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。

（1）基态N 原子的核外电子排布式是_____________；最高能级的电子云轮廓图形状为_____________；N原子的第一电离能比O原子的大，其原因是_________________________。

（2）在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，晶体结构如图所示。晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成空间网状结构。氮原子的杂化轨道类型为_________。这种高聚氮N-N 键的键能为160kJ/mol，而N2 的键能为942kJ/mol，其可能潜在的应用是______________________。

（3）南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，经X射线衍射测得晶体结构，其局部结构如图所示(其中N5-的立体结构是平面五元环)。下列说法正确的是________。

A.所有N 原子的价电子层均有孤对电子 B.两种阳离子均含有配位键

C.两种阳离子不是等电子体 D.阴阳离子之间只存在离子键

（4）NH3 与F2 反应生成NF3 和NH4F，这四种物质中，沸点由高到低的顺序是______；NF3中氮元素显_______价；属极性分子的有_________________。

（5）立方氮化硼称为超硬材料。晶胞结构如图所示:

硼原子的配位数是__________。若晶胞参数为anm，则晶体的密度为____g·cm3 (用NA 表示阿伏伽德罗常数的值，列出代数式)。

Answer 1

【答案】 1s22s22p3 哑铃形(纺锤形) N原子的2P轨道电子处半充满状态，比较稳定 sp3 制炸药(或高能燃料) BC NH4F>NH3>NF3>F2 + NH3NF3 4 1×1023/NAa3

【解析】（1）N为7号元素，基态N原子的核外电子排布式是1s22s22p3；最高能级2p能级的电子云轮廓图形状为哑铃形(纺锤形)；N原子的2P轨道电子处半充满状态，比较稳定，故N原子的第一电离能比O原子的大；（2）每个氮原子最外层均满足8电子稳定结构，N原子的最外层有5个电子，可形成3个共价键，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4，氮原子的杂化轨道类型为sp3；这种高聚氮N-N键的键能为160kJ/mol，而N2的键能为942kJ/mol，其可能潜在的应用是制炸药(或高能燃料)；（3）A.分子中有两个N原子的价电子层没有孤对电子，选项A错误； B.两种阳离子水合氢离子和铵根离子均含有配位键，选项B正确；C.两种阳离子H3O+和NH4+不是等电子体，选项C正确；D.阴阳离子之间存在离子键、氢键，选项D错误。答案选BC；（4）通常离子晶体的沸点高于分子晶体，NH3存在氢键沸点较高，故NH3、F2、NF3、NH4F四种物质中，沸点由高到低的顺序是NH4F>NH3>NF3>F2；NF3中氟元素显-1价，氮元素显+3价；属极性分子的有NH3、NF3；（5）由图中信息可知，硼原子与4个N原子相连，配位数是4；若晶胞参数为anm，晶胞的体积为a3nm3，根据原子均摊法，晶胞中含有个B原子，4个N原子，则晶体的密度为g·cm3。