Question

5．氮及其化合物与人类生产、生活息息相关．回答下列问题：
（1）基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是洪特规则．前4周期元素中，基态原子核外电子排布成单电子数最多的元素的价层电子排布式为3d⁵4s¹．
（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N＞O＞C
（3）N₂F₂分子中N原子的杂化方式是sp²杂化，l mol N₂F₂含有3molσ键．
（4）NF₃的键角＜NH₃的键角（填“＜”“＞”或“=”），原因是F元素电负性比H大，NF₃中N周围电子密度小于NH₃中N周围电子密度．
（5）NH₄BF₄（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一．l mol NH₄BF₄₂mol配位键．
（6）安全气囊的设计原理为6NaN₃+FeIO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$Na₂O+2Fe+9N₂↑
①等电子体的原理是：原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质．写出两种与N₃^-互为等电子体的分子或离子CO₂、CNO^-．
②Na₂O的晶胞结构如图所示，品胞边长为566pm，晶胞中氧原子的配位数为8，Na₂O晶体的密度为$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}×（566×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（只要求列算式，不必计算出结果）

Answer 1

分析 （1）2p能级3个电子分别单独优先占据一个轨道；前4周期元素中，基态原子核外电子排布成单电子数最多，只能处于第四周期，根据洪特规则特例书写价层电子排布式；
（2）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（3）N₂F₂分子结构式为F-N=N-F；
（4）F元素电负性比H大，NF₃中N周围电子密度减小，成键电子对之间的排斥力较小，因而键角较小；
（5）NH₄BF₄ 中铵根离子中含有1个配位键，B原子与F之间形成1个配位键；
（6）①原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子互为等电子体；
②由均摊法可知晶胞中白色球数目为4、黑色球数目为8，Na原子与氧原子数目之比为2：1，则白色球为氧原子、黑色球为Na原子，黑色球配位数为4，则白色球配位数为8，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）2p能级3个电子分别单独优先占据一个轨道，符合洪特规则；前4周期元素中，基态原子核外电子排布成单电子数最多，只能处于第四周期，由洪特规则特例可知价层电子排布式为3d⁵4s¹，
故答案为：洪特规则；3d⁵4s¹；
（2）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）N₂F₂分子结构式为F-N=N-F，分子中N原子含有1对孤对电子，N原子的杂化方式是sp²杂化，l mol N₂F₂含有3molσ键，
故答案为：sp²杂化；3；
（4）F元素电负性比H大，F元素电负性比H大，NF₃中N周围电子密度小于NH₃中N周围电子密度，成键电子对之间的排斥力较小，因而NF₃的键角＜NH₃的键角，
故答案为：＜；F元素电负性比H大，NF₃中N周围电子密度小于NH₃中N周围电子密度；
（5）NH₄BF₄ 中铵根离子中含有1个配位键，B原子与F之间形成1个配位键，l mol NH₄BF₄ 含有2mol配位键，
故答案为：2；
（6）①与N₃^-互为等电子体的分子或离子为CO₂、CNO^-等，
故答案为：CO₂、CNO^-；
②晶胞中白色球数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、黑色球数目为8，Na原子与氧原子数目之比为2：1，则白色球为氧原子、黑色球为Na原子，黑色球配位数为4，则白色球配位数为8，晶胞质量为4×$\frac{62}{6.02×1{0}^{23}}$g，则晶胞密度为4×$\frac{62}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（566×10^-10 cm）³=$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}×（566×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：8；$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}×（566×1{0}^{-10}）^{3}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化方式判断、配位键、价层电子对数互斥理论、等电子体、晶胞结构与计算等，（4）中键角判断为易错点、难点，注意同周期第一电离能异常情况．