Question

【题目】我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（用R代表）。回答下列问题：

（1）氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为___。

（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___；氮元素的E1呈现异常的原因是___。

（3）经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。

①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为___，不同之处为____。（填标号）

A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数

C．立体结构 D．共价键类型

②图（b）中虚线代表氢键，其表示式为（NH4+）N-H┄Cl、____、____。

（4）R的晶体密度为d g·cm-3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为____。

Answer 1

【答案】 同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子 ABD C （H3O+）O—H…N （NH4+）N—H…N

【解析】

（1）氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为。

（2）同周期元素随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，所以原子核对核外电子的吸引力逐渐增强，故结合一个电子释放出的能量依次增大，所以第二周期元素除了N元素外，其他元素的E1自左而右依次增大。由于N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子，所以氮元素的E1反常地低。

（3）①(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中的两种阳离子为H3O+和NH4+，从结构角度分析，H3O+和NH4+的中心原子的价电子数都是4，都采取sp3杂化，离子内部的两种原子之间都以共价键结合，其中都有1个配位键，由于H3O+的中心原子上有一对孤电子对，所以H3O+为三角锥形，NH4+的中心原子上没有孤电子对，所以为正四面体。故相同之处选ABD，不同之处选C。

②从图中可以看出，(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中的氢键有NH4+中的N上连接的H和Cl-之间、H3O+中的O上连接的H和N5-中的N、NH4+中N上连接的H和N5-中的N之间，表示式为（NH4+）N-H┄Cl、（H3O+）O—H┄N、（NH4+）N—H┄N。

（4）R的立方晶胞参数为anm，所以晶胞的体积为(a×10-7)3cm3，R的晶体密度为d g·cm-3，所以晶胞的质量为(a×10-7)3d g。晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，所以有，所以y=。