Question

氮元素可以形成多种化合物．回答以下问题：
（1）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是

 

．
（2）N≡N的键能为942kJ?mol^-1，N-N单键的键能为247kJ?mol^-1．计算说明N₂中的

 

键更稳定（填“π”或“σ”）．
（3）已知CN^-与N₂结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为

 

；N₂与O₂²⁺互为等电子体，
O₂²⁺的电子式可表示为

 

．
（4）肼（N₂H₄）分子可视为NH₃分子中的一个氢原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物．
①NH₃分子的空间构型是

 

；N₂H₄分子结构式为

 

．
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1
若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有

 

mol．

Answer 1

考点：元素电离能、电负性的含义及应用,共价键的形成及共价键的主要类型,判断简单分子或离子的构型,热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化,化学键与晶体结构

分析：（1）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
（2）化学键键能越大越稳定；
（3）CN^-与N₂结构相似，根据氮气分子确定HCN分子中σ键与π键数目之比；N₂与O₂²⁺互为等电子体，
其结构相似，根据氮气分子电子式书写O₂²⁺的电子式；
（4）①根据价层电子对互斥理论确定NH₃分子的空间构型；N₂H₄分子中每个N原子和两个H原子形成两个共价单键，N原子之间存在共价单键；
②若该反应N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1中有4molN-H键断裂，说明有1mol肼参加反应，有1.5mol氮气生成，每个氮气分子中含有两个π键，据此计算形成的π键的物质的量．

解答： 解：（1）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以这三种元素第一电离能大小顺序是N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（2）氮气分子中π键键能=

942-247

2

kJ/mol=347.5kJ/mol＞247kJ/mol，键能越大越稳定，所以π键较稳定，故答案为：π；
（3）CN^-与N₂结构相似，根据氮气分子知HCN分子结构为H-C≡N，所以HCN分子中含有两个σ键、两个π键，
则σ键与π键数目之比为1：1；N₂与O₂²⁺互为等电子体，其结构相似，根据氮气分子电子式知O₂²⁺的电子式为，故答案为：1：1；；
（4）①氨气分子中N原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，所以氨气分子为三角锥形结构，N₂H₄分子中每个N原子和两个H原子形成两个共价单键，N原子之间存在共价单键，所以其结构式为，故答案为：三角锥形；；  
②若该反应N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1中有4molN-H键断裂，说明有1mol肼参加反应，有1.5mol氮气生成，每个氮气分子中含有两个π键，所以形成的π键有3mol，
故答案为：3．

点评：本题考查较综合，涉及等电子体、分子空间构型判断、第一电离能变化规律等知识点，侧重考查学生对基本理论运用能力，根据价层电子对互斥理论、得电子体特点、元素周期律等知识点解答，难点是O₂²⁺的电子式的书写．