Question

【題目】我國科學家成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R 代表)。回答下列問題:

(1)基態N 原子中，核外電子占據的最高能層的符號是______________，占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀為_______________________________。

(2)N 和O 兩種元素第一電離能大小關系是N__________( 填“ >”“ <” 或“ =” )O，其原因是____________；N 和O兩種元素電負性大小關系是N_______(填“ >”“ <” 或“=” )O。

(3)經X-射線衍射測得化合物R 的晶體結構，其局部結構如下圖所示。

①組成化合物R 的兩種陽離子中σ鍵的個數之比為_________；其中四核陽離子的立體構型為___________，其中心原子的雜化軌道類型是_______________________。

②分子中的大π鍵可用符號表示，其中m 代表參與形成的大π鍵原子數，n 代表參與形成的大π鍵電子數，如苯分了中的大π鍵可表示為。則N5-中的大π鍵應表示為___________________。

③氫鍵通常用X-H…···Y 表示，請表示出上圖中的所有氧鍵:_________________。

④R的立方晶胞參數為a nm，晶胞中含有Y個(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl 單元，如果(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的相對分子質量用M 表示，阿伏加德羅常數的值為NA，則R 晶體的密度為________g·cm-3。

Answer 1

【答案】 L 球形和啞鈴形 > N原子2P能級處于半充滿狀態，相對穩定，失去一個電子吸收的能量較大 < 3:4(或4:3) 三角錐形 sp3 N-H···N、O-H····N、N-H···Cl

【解析】(1)基態N原子的電子排布式為1s22s22p3，核外電子占據的最高能層的符號是L，L能層中s能級電子云輪廓圖形狀為球形、p能級電子云輪廓圖形狀為啞鈴形，故答案為：L；球形和啞鈴形；

(2)N的2p為半充滿結構，較為穩定，第一電離能：N>O；N的非金屬性比O小，非金屬性越強，電負性數值越大，電負性：N<O，故答案為：>； N原子2P能級處于半充滿狀態，相對穩定，失去一個電子吸收的能量較大；<；

(3)①根據圖(b)，陽離子為H3O+和NH4+，NH4+中心原子N含有4個σ鍵，H3O+中心原子是O，含有3σ鍵，σ鍵的個數之比為3:4(或4:3)；其中四核陽離子為H3O+，H3O+中心原子是O，含有3σ鍵，孤電子對數為=1，空間構型為正四面體，價層電子對數為4，為sp3雜化，空間構型為三角錐形，故答案為：；三角錐形；sp3；

②根據圖(b)N5-中鍵總數為5個，根據信息，N5-有6個電子可形成大π鍵，可用符號Π56表示，故答案為：Π56；

③根據圖示，其中的氫鍵可表示為O-H…N、N-H…N，以及N-H···Cl，故答案為： O-H…N、N-H…N、N-H···Cl；

④R的立方晶胞參數為anm，晶胞中含有Y個(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl單元，如果(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的相對分子質量用M表示，阿伏加德羅常數的值為NA，則R晶體的密度===g·cm-3，故答案為： 。