Question

（14分）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

（1）2s²2p³     （2）N＞O＞C
（3）①三角錐形  sP³ ②3  ③d     （4）c   （各2分）

（1）根據構造原理可寫出基態氮原子的價電子排布式是2s²2p³。
（2）非金屬性越強，第一電離能越大。但由于N中的2p是半充滿，穩定性強，所以第一電離能大于O的，順序為N＞O＞C。
（3）①NH₃分子中中心原子含有1對孤對電子，所以是三角錐形結構。NH₃中氮原子軌道的雜化類型是sp³，而肼(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，所以N₂H₄分子中氮原子軌道的雜化類型是sp³，這個與H₂O，H₂O₂中O的雜化類型都是sp³的道理是一樣的。②根據反應式可知，當反應中有4mol N－H鍵斷裂時，必然會生成1.5mol氮氣。由于三鍵中含有2個π鍵，所以形成的π鍵有3mol。
③硫酸銨是離子化合物，含有離子鍵、極性鍵、配位鍵。但沒有范德華力。所以答案選d。
（4）要形成氫鍵，就要掌握形成氫鍵的條件：一是要有H原子，二是要電負性比較強，半徑比較小的原子比如F、O、N等構成的分子間形成的特殊的分子間作用力。符合這樣的選項就是c和d，但題中要求形成4個氫鍵，氫鍵具有飽和性，這樣只有選c