Question

【題目】N 是一種重要的元素，其單質(zhì)及化合物在諸多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。

（1）基態(tài)N 原子的核外電子排布式是_____________；最高能級(jí)的電子云輪廓圖形狀為_____________；N原子的第一電離能比O原子的大，其原因是_________________________。

（2）在高壓下氮?dú)鈺?huì)發(fā)生聚合得到高聚氮，晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。晶體中每個(gè)氮原子與另外三個(gè)氮原子結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。氮原子的雜化軌道類型為_________。這種高聚氮N-N 鍵的鍵能為160kJ/mol，而N2 的鍵能為942kJ/mol，其可能潛在的應(yīng)用是______________________。

（3）南京理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功合成了能在室溫穩(wěn)定存在的五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，經(jīng)X射線衍射測(cè)得晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示(其中N5-的立體結(jié)構(gòu)是平面五元環(huán))。下列說(shuō)法正確的是________。

A.所有N 原子的價(jià)電子層均有孤對(duì)電子 B.兩種陽(yáng)離子均含有配位鍵

C.兩種陽(yáng)離子不是等電子體 D.陰陽(yáng)離子之間只存在離子鍵

（4）NH3 與F2 反應(yīng)生成NF3 和NH4F，這四種物質(zhì)中，沸點(diǎn)由高到低的順序是______；NF3中氮元素顯_______價(jià)；屬極性分子的有_________________。

（5）立方氮化硼稱為超硬材料。晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:

硼原子的配位數(shù)是__________。若晶胞參數(shù)為anm，則晶體的密度為____g·cm3 (用NA 表示阿伏伽德羅常數(shù)的值，列出代數(shù)式)。

Answer 1

【答案】 1s22s22p3 啞鈴形(紡錘形) N原子的2P軌道電子處半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定 sp3 制炸藥(或高能燃料) BC NH4F>NH3>NF3>F2 + NH3NF3 4 1×1023/NAa3

【解析】（1）N為7號(hào)元素，基態(tài)N原子的核外電子排布式是1s22s22p3；最高能級(jí)2p能級(jí)的電子云輪廓圖形狀為啞鈴形(紡錘形)；N原子的2P軌道電子處半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，故N原子的第一電離能比O原子的大；（2）每個(gè)氮原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，N原子的最外層有5個(gè)電子，可形成3個(gè)共價(jià)鍵，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=4，氮原子的雜化軌道類型為sp3；這種高聚氮N-N鍵的鍵能為160kJ/mol，而N2的鍵能為942kJ/mol，其可能潛在的應(yīng)用是制炸藥(或高能燃料)；（3）A.分子中有兩個(gè)N原子的價(jià)電子層沒(méi)有孤對(duì)電子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； B.兩種陽(yáng)離子水合氫離子和銨根離子均含有配位鍵，選項(xiàng)B正確；C.兩種陽(yáng)離子H3O+和NH4+不是等電子體，選項(xiàng)C正確；D.陰陽(yáng)離子之間存在離子鍵、氫鍵，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選BC；（4）通常離子晶體的沸點(diǎn)高于分子晶體，NH3存在氫鍵沸點(diǎn)較高，故NH3、F2、NF3、NH4F四種物質(zhì)中，沸點(diǎn)由高到低的順序是NH4F>NH3>NF3>F2；NF3中氟元素顯-1價(jià)，氮元素顯+3價(jià)；屬極性分子的有NH3、NF3；（5）由圖中信息可知，硼原子與4個(gè)N原子相連，配位數(shù)是4；若晶胞參數(shù)為anm，晶胞的體積為a3nm3，根據(jù)原子均攤法，晶胞中含有個(gè)B原子，4個(gè)N原子，則晶體的密度為g·cm3。