Question

【題目】我國科學家最近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）氮原子價層電子的軌道表達式（電子排布圖）為___。

（2）元素的基態氣態原子得到一個電子形成氣態負一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能（E1）。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___；氮元素的E1呈現異常的原因是___。

（3）經X射線衍射測得化合物R的晶體結構，其局部結構如圖（b）所示。

①從結構角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為___，不同之處為____。（填標號）

A．中心原子的雜化軌道類型 B．中心原子的價層電子對數

C．立體結構 D．共價鍵類型

②圖（b）中虛線代表氫鍵，其表示式為（NH4+）N-H┄Cl、____、____。

（4）R的晶體密度為d g·cm-3，其立方晶胞參數為anm，晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質量為M，則y的計算表達式為____。

Answer 1

【答案】 同周期隨著核電荷數依次增大，原子半徑逐漸變小，故結合一個電子釋放出的能量依次增大 N的2p能級處于半充滿狀態，相對穩定，不易結合一個電子 ABD C （H3O+）O—H…N （NH4+）N—H…N

【解析】

（1）氮原子價層電子的軌道表達式（電子排布圖）為。

（2）同周期元素隨著核電荷數依次增大，原子半徑逐漸變小，所以原子核對核外電子的吸引力逐漸增強，故結合一個電子釋放出的能量依次增大，所以第二周期元素除了N元素外，其他元素的E1自左而右依次增大。由于N的2p能級處于半充滿狀態，相對穩定，不易結合一個電子，所以氮元素的E1反常地低。

（3）①(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中的兩種陽離子為H3O+和NH4+，從結構角度分析，H3O+和NH4+的中心原子的價電子數都是4，都采取sp3雜化，離子內部的兩種原子之間都以共價鍵結合，其中都有1個配位鍵，由于H3O+的中心原子上有一對孤電子對，所以H3O+為三角錐形，NH4+的中心原子上沒有孤電子對，所以為正四面體。故相同之處選ABD，不同之處選C。

②從圖中可以看出，(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中的氫鍵有NH4+中的N上連接的H和Cl-之間、H3O+中的O上連接的H和N5-中的N、NH4+中N上連接的H和N5-中的N之間，表示式為（NH4+）N-H┄Cl、（H3O+）O—H┄N、（NH4+）N—H┄N。

（4）R的立方晶胞參數為anm，所以晶胞的體積為(a×10-7)3cm3，R的晶體密度為d g·cm-3，所以晶胞的質量為(a×10-7)3d g。晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質量為M，所以有，所以y=。