Question

19．氮元素可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）基態(tài)氮原子的價電子排布式是2s²2p³．
（2）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一種氮的氫化物．
①N₂H₄的結構式為．
②肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）
若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有3mol．
③肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄與硫酸銨晶體類型相同，則N₂H₆SO₄的晶體內不存在D
A．離子鍵     B．共價鍵     C．配位鍵    D．范德華力
（3）FeCl₃溶液與KSCN溶液混合，得到含多種配合物的紅色溶液，其中配位數為5的配合物的化學式是K₂Fe（SCN）₅．KSCN中的陰離子與CO₂互為等電子體，該陰離子的電子式是．
（4）美國科學家合成了結構呈“V”形對稱的N₅⁺，已知該離子中各原子均達到8電子穩(wěn)定結構．則有關該離子的下列說法中正確的是B．
A．每個N₅⁺中含有35個質子和36個電子    B．該離子中有非極性鍵和配位鍵
C．該離子中含有2個π鍵                 D．與PCl₄⁺互為等電子體
（5）圖1表示某種含氮有機化合物的結構，其分子內4個氮原子分別位于正四面體的4個頂點（見圖2），分子內存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個氫鍵予以識別．

下列分子或離子中，能被該有機化合物識別的是c（填標號）．
a．CF₄         b．CH₄        c． NH₄⁺       d．H₂O
（6）N的最高價氧化物為無色晶體，它由兩種離子構成：已知其陰離子構型為平面正三角形，則其陽離子的構型為直線形，陽離子中氮的雜化方式為sp．

Answer 1

分析 （1）N原子核外有7個電子，最外層有5個電子，根據構造原理順序其價電子排布式；
（2）①N₂H₄中原子間以單鍵形式存在；
②若該反應N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ•mol^-1中有4molN-H鍵斷裂，說明有1mol肼參加反應，有1.5mol氮氣生成，每個氮氣分子中含有兩個π鍵，據此計算形成的π鍵的物質的量；
③根據硫酸銨晶體中存在的化學鍵判斷；
（3）根據化學式中化合價的代數和為零來書寫化學式；氧與硫的最外層電子數相同，先確定SCN^-中各原子的連接順序以及成鍵方式，再結合離子電子式的書寫方法書寫．
（4）A．N₅⁺是由N₅分子失去1個電子得到的，1個N₅分子是由5個氮原子構成的，據此進行分析解答．
B．同種非金屬元素之間形成非極性共價鍵，不同種非金屬元素之間形成極性共價鍵，含有孤電子對和含有空軌道的原子之間能形成配位鍵，配位鍵屬于共價鍵；
C．1個氮氮三鍵中含有2個π鍵；
D．根據具有相同原子數和價電子數的微粒互稱為等電子體；
（5）本題中嵌入某微粒分別與4個N原子形成4個氫鍵；
（6）氮是7號元素，價電子數是5，氮的最高價氧化物為N₂O₅，由兩種離子構成，其中陰離子構型為平面正三角形，化學式應為NO₃^-，則其陽離子的化學式為：NO₂⁺，其中心原子價電子對數為$\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式雜化，陽離子的構型為直線型，據此答題．

解答 解：（1）氮原子的電子排布式1s²2s²2p³，其價層電子排布式為2s²2p³，故答案為：2s²2p³；
（2）①N₂H₄分子中每個N原子和兩個H原子形成兩個共價單鍵，N原子之間存在共價單鍵，所以其結構式為，
故答案為：；
②若該反應N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ•mol^-1中有4molN-H鍵斷裂，說明有1mol肼參加反應，有1.5mol氮氣生成，每個氮氣分子中含有兩個π鍵，所以形成的π鍵有3mol，
故答案為：3；
③3N₂H₆SO₄和（NH₄）₂SO₄都是離子晶體，N₂H₆ ²⁺和SO₄^2-之間存在離子鍵，N₂H₆²⁺中N和H之間形成6個共價鍵（其中2個配位鍵），N和N之間形成共價鍵，SO₄^2-中S和O之間形成共價鍵，不含范德華力，
故選：D；
（3）FeCl₃溶液與KSCN溶液混合，得到含多種配合物的紅色溶液，其中配位數為5的配合物的化學式是K₂Fe（SCN）₅；SCN^-中各原子的連接順序為S-C-N，S與C形成一對共用電子對，C與N形成三對共用電子對，SCN^-得到的一個電子給了S，故SCN^-的電子式，
故答案為：K₂Fe（SCN）₅；；
（4）A．1個氮原子中含有7個質子、7個電子，則1個N₅分子中含有35個質子、35個電子，N₅⁺是由N₅分子失去1個電子得到的，則1個N₅⁺粒子中有35個質子，34個電子，故A錯誤；
B．N₅⁺中氮氮三鍵是非極性共價鍵，中心的氮原子有空軌道，兩邊的兩個氮原子提供孤電子對形成配位鍵，故B正確；
C．1個氮氮三鍵中含有2個π鍵，所以該離子中含有4個π鍵，故C錯誤；
D．N₅⁺和PCl₄⁺具有相同原子數，但價電子數分別為24，27，不是等電子體，故D錯誤；
故答案為：B；
（5）注意氫鍵的形成條件及成鍵元素（N、O、F、H），本題中嵌入某微粒分別與4個N原子形成4個氫鍵，由成鍵元素及數目可知為NH₄⁺，
故答案為：c；
（6）氮的最高價氧化物為N₂O₅，由兩種離子構成，其中陰離子構型為平面正三角形，化學式應為NO₃^-，則其陽離子的化學式為：NO₂⁺，其中心原子價電子對數為：$\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式雜化，陽離子的構型為直線型，
故答案為：直線，sp．

點評 本題考查考查原子結構與性質，涉及核外電子排布、電離能的大小比較、雜化類型、配位鍵等知識，綜合考查學生的分析能力和基本概念的綜合運用能力，為高考常見題型和高頻考點，注意相關基礎知識的學習，難度中等．