Question

12．三氟化氮（NF₃）是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，它可在铜的催化作用下由F₂和过量的NH₃反应得到，该反应另一种产物为盐．
（1）生成物NF₃中氮原子的轨道杂化方式为sP³，NF₃分子空间构型为三角锥；键角小于 109°28′（填“大于”“小于”“等于”）．
（2）N₃^-被称为类卤离子，写出1种与N₃^-互为等电子体的分子的化学式CO₂或N₂O．
（3）某元素X跟氟可形成离子晶体，其晶胞结构如上图，该离子化合物的化学式为（用X、F表示）XF₂；X阳离子的配位数为8．
（4）若晶胞边长为a cm，该离子化合物的摩尔质量为M g/mol，则该晶体的密度为（用a、M、N_A 表达）$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$ g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）根据分子中δ键和孤电子对数判断杂化类型和分子的空间构型；由于三角锥形中孤电子对的排斥作用大于成键电子对，使键角变小；
（2）N₃^-含有3个原子和22个电子，结合等电子体的定义分析；
（3）F原子在晶胞内部，X在顶点和面心上，利用均摊法计算化学式；根据X阳离子连接的氟离子的个数判断；
（4）晶胞平均含有4个X，8个F^-，其质量为$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，结合ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）NF₃中含有3个δ键，且孤电子对数为$\frac{5-3}{2}$=1，则应为sp³杂化，空间构型为三角锥形，由于三角锥形中孤电子对的排斥作用大于成键电子对，使键角变小，所以NF₃的键角小于109°28′；
故答案为：sp³；三角锥形；小于；
（2）N₃^-含有3个原子和22个电子，价电子总数为16，则对应的等电子体有CO₂或CS₂、N₂O等，故答案为：N₂O或CO₂；
（3）F原子在晶胞内部，晶胞中含有8个F，X在顶点和面心上，则X的个数为$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，则该离子化合物的化学式为XF₂；在面心的X原子该晶胞中连接4个氟离子，而且X为两个晶胞共用，所以X的配位数为8；
故答案为：XF₂；8；
（4）晶胞平均含有4个X，8个F^-，其质量为$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，该离子化合协晶体的体积为a³ g/cm³，则晶胞的密度是$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm³，故答案为：$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查较为综合，涉及杂化类型、空间构型、等电子体、晶胞的计算，侧重于知识的掌握与迁移的考查，注意把握晶胞的计算方法，题目难度中等．