Question

氮元素可以形成多种化合物．
回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布式是

 

．
（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是

 

．
（3）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分子中氮原子轨道的杂化类型是

 

．
　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．
　③肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，则N₂H₆SO₄的晶体内不存在

 

（填标号）
　　a．离子键　　　　 b．共价键　　　　 c．配位键　　　 d．范德华力
（4）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（下图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别．下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是

 

（填标号）．
　　a．CF₄　　　　　 b．CH₄　　　　　 c．NH₄⁺　　　　 d．H₂O．

Answer 1

考点：含有氢键的物质,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,化学键,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,有关燃烧热的计算

专题：压轴题,氮族元素

分析：（1）N原子核外有7个电子，最外层有5个电子，根据构造原理顺序其价电子排布式；
（2）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；
（3）①根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型和原子的杂化方式；
②根据化学方程式计算产生的氮气的物质的量，再根据每个氮分子中含有2个π键计算；
③N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，含离子键、共价键；
（4）嵌入某微粒分别与4个N原子形成4个氢键．

解答： 解：（1）氮原子的电子排布式1s²2s²2p³，其价层电子排布式为2s²2p³，故答案为：2s²2p³；
（2）C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（3）①NH₃分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以空间构型是三角锥型；N₂H₄分子中氮原子的加成电子对=3+1=4，含有一个孤电子对，N原子轨道的杂化类型是sp³，故答案为：三角锥型；sp³；
②反应中有4mol N-H键断裂，即有1molN₂H₄参加反应，根据化学方程式可知产生的氮气的物质的量为1.5mol，而每个氮分子中含有2个π键，所以形成3molπ键，故答案为：3；
③肼与硫酸反应的离子方程式为N₂H₄+2H⁺═N₂H₆²⁺，N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，N₂H₆²⁺中的化学键是共价键与配位键，N₂H₆²⁺与SO₄^2-之间是离子键，不存在范德华力，故答案为：d；
（4）注意氢键的形成条件及成键元素（N、O、F、H），本题中嵌入某微粒分别与4个N原子形成4个氢键，由成键元素及数目可知为NH₄⁺，故答案为：c．

点评：本题考查考查原子结构与性质，涉及核外电子排布、电离能的大小比较、杂化类型、配位键等知识，综合考查学生的分析能力和基本概念的综合运用能力，为高考常见题型和高频考点，注意相关基础知识的学习，题目难度中等．