Question

【題目】氮元素可以形成多種化合物。回答以下問題：

（1）基態氮原子的價電子排布式是_________________。

（2）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是____________。

（3）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。

①NH3分子的空間構型是_______________；N2H4分子中氮原子軌道的雜化類型是___________。

②肼可用作火箭燃料，燃燒時發生的反應是：N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) △H=－1038.7kJ·mol－1，若該反應中有4mol N－H鍵斷裂，則形成的π鍵有________mol。

③肼能與硫酸反應生成N2H6SO4。N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，則N2H6SO4的晶體內不存在__________(填標號)

a. 離子鍵 b. 共價鍵 c. 配位鍵 d. 范德華力

（4）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_________（填標號）。

a. CF4 b. CH4 c. NH4＋ d. H2O

Answer 1

【答案】 2s22p3 C <O< N 三角錐形 sp3 π鍵有3mol d c

【解析】（1）N原子核外有7個電子，其基態原子的價電子排布式：2s22p3；

（2）同周期元素從左到右元素的第一電離逐漸增大趨勢 ，因為基態氮原子價電子層p軌道處于半充滿狀態，所以其第一電離能大于氧原子，C、N、O三種元素第一電離能從小到大的順序是：C

（3）①NH3分子中N原子形成3個鍵，且有1個孤電子對，則為三角錐形；由于N2H4分子中N原子所形成共價鍵的數目與NH3相同，故其原子軌道的雜化類型與NH3中的N原子一樣，也是sp3雜化；②N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，若該反應中有4molN-H鍵斷裂，即有1 mol N2H4參加反應生成1.5 mol N2，由于1molN2中有1mol鍵，所有形成鍵的物質的量為21.5 mol=3 mol；③肼與硫酸反應的離子方程式為N2H4+2H+═N2H62+，N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，N2H62+中的化學鍵是共價鍵與配位鍵，N2H62+與SO42-之間是離子鍵，不存在范德華力；

（4）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以知道為NH4+，答案選c。