Question

2．叠氮化钠（NaN₃）是一种无色晶体，常见的两种制备方法为2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+NH₃，3NaNH₂+NaNO₃=NaN₃+3NaOH+NH₃↑．
回答下列问题：
（1）氮所在的周期中，电负性最大的元素是F，第一电离能最小的元素是Li．
（2）基态氮原子的L层电子排布图为．
（3）与N₃^-互为等电子体的分子为N₂O（写出一种）．依据价层电子对互斥理论，NO₃^-的空间构型为平面三角形．
（4）氨基化钠（NaNH₂）和叠氮化钠（NaN₃）的晶体类型为离子晶体．叠氮化钠的水溶液呈碱性，用离子方程式表示其原因：N₃^-+H₂O$\stackrel{．}{?}$HN₃+OH^-．
（5）N₂O沸点（-88.49℃）比NH₃沸点（-33.34℃）低，其主要原因是N₂O分子间只存在范德华力，氨分子之间存在氢键，氢键作用较强．
（6）安全气囊的设计原理为6NaN₃+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$3Na₂O+2Fe+9N₂↑．
①氮分子中σ键和π键数目之比为1：2．
②铁晶体中存在的化学键类型为金属键．
③铁晶体为体心立方堆积，晶胞边长为a cm，该铁晶体密度为$\frac{112}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g•cm^-3（用含a、N_A的表达式表示，其中N_A为阿伏加德罗常数）．

Answer 1

分析 （1）同周期随原子序数增大元素电负性增大、元素的第一电离能呈增大趋势；
（2）N原子2s轨道容纳2个电子，且自旋方向相反，2p能级3个轨道各容纳1个电子，且自旋方向相同；
（3）将1个N原子及1个单位负电荷用O原子替换，可得其等电子体；计算NO₃^-中N原子价层电子对数及孤电子对，确定其空间结构；
（4）氨基化钠（NaNH₂）和叠氮化钠（NaN₃）都含有活泼金属元素，属于离子化合物；叠氮化钠的水溶液中N₃^-离子发生水解，破坏水的电离平衡，溶液呈碱性；
（5）根据氨气分子之间存在氢键分析解答；
（6）①氮分子结构式为N≡N，三键含有1σ键、2个π键；
②铁晶体属于金属晶体，晶体中存在金属键；
③铁晶体为体心立方堆积，根据均摊法计算晶胞中含有2个Fe原子，结合摩尔质量计算晶胞质量，根据边长计算晶胞的体积，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度．

解答 解：（1）同周期随原子序数增大元素电负性增大、元素的第一电离能呈增大趋势，故氮所在的周期中，第二周期电负性最大的元素是F，第一电离能最小的元素是Li，
故答案为：F；Li；
（2）N原子2s轨道容纳2个电子，且自旋方向相反，2p能级3个轨道各容纳1个电子，且自旋方向相同，故基态氮原子的L层电子排布图为：，
故答案为：；
（3）将1个N原子及1个单位负电荷用O原子替换，可得其等电子体为N₂O等，NO₃^-中N原子价层电子对数=3+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3、N原子不含孤电子对，故其空间结构为平面三角形，
故答案为：N₂O；平面三角形；
（4）氨基化钠（NaNH₂）和叠氮化钠（NaN₃）都含有活泼金属Na元素，由阴、阳离子构成，属于离子化合物；叠氮化钠的水溶液中N₃^-离子发生水解：N₃^-+H₂O$\stackrel{．}{?}$HN₃+OH^-，破坏水的电离平衡，溶液呈碱性，
贵答案为：离子晶体；N₃^-+H₂O$\stackrel{．}{?}$HN₃+OH^-；
（5）N₂O分子间只存在范德华力，氨分子之间存在氢键，氢键作用较强，故氨气的沸点较高，
故答案为：N₂O分子间只存在范德华力，氨分子之间存在氢键，氢键作用较强；
（6）①氮分子结构式为N≡N，三键含有1σ键、2个π键，氮分子中σ键和π键数目之比=1：2，
故答案为：1：2；
②铁晶体属于金属晶体，晶体中存在金属键，故答案为：金属键；
③铁晶体为体心立方堆积，由其晶胞结构可知，晶胞中Fe原子数目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，故晶胞质量=2×$\frac{56}{{N}_{A}}$g，晶胞边长为acm，则晶胞的体积=（a cm）³=a³ cm³，故晶体密度=$\frac{\frac{2×56}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$=$\frac{112}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{112}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g•cm^-3．

点评 本题考查物质结构与性质，涉及元素周期律、核外电子排布、分子构型、等电子体、晶体类型、盐类水解、化学键、晶胞计算等，题目比较综合，需要学生全面掌握基础知识，侧重主干知识的考查，是常考知识点，注意利用均摊法进行晶胞的有关计算，难度中等．