Question

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（15分）

我國科學(xué)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）氮原子價層電子對的軌道表達式（電子排布圖）為_____________。

（2）元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)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(xiàn)異常的原因是__________。

（3）經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。

①從結(jié)構(gòu)角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為_________，不同之處為__________。（填標(biāo)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(shù)

C．立體結(jié)構(gòu) D．共價鍵類型

②R中陰離子N5-中的σ鍵總數(shù)為________個。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(shù)，n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)（如苯分子中的大π鍵可表示為），則N5-中的大π鍵應(yīng)表示為____________。

③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(shù)為a nm，晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質(zhì)量為M，則y的計算表達式為______________。

Answer 1

【答案】

（1）

（2）同周期隨著核電荷數(shù)依次增大，原子半徑逐漸變小，故結(jié)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(tài)，相對穩(wěn)定，不易結(jié)合一個電子

（3）①ABD； C ②5NA

③（H3O+）O—H…N （NH4+））N—H…N

（4）

【解析】

（1）N原子位于第二周期第VA族，價電子是最外層電子，即電子排布圖是；

（2）根據(jù)圖(a)，同周期隨著核電荷數(shù)依次增大，原子半徑逐漸變小，故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大；氮元素的2p能級達到半滿狀態(tài)，原子相對穩(wěn)定，不易失去電子；

（3）①根據(jù)圖(b)，陽離子是NH4＋和H3O＋，NH4＋中性原子N含有4個σ鍵，孤電子對數(shù)為(5－1－4×1)/2=0，價層電子對數(shù)為4，雜化類型為sp3，H3O＋中心原子是O，含有3個σ鍵，孤電子對數(shù)為(6－1－3)/2=1，空間構(gòu)型為正四面體形，價層電子對數(shù)為4，雜化類型為sp3，空間構(gòu)型為三角錐形，因此相同之處為ABD，不同之處為C；②根據(jù)圖(b)N5－中σ鍵總數(shù)為5NA個；根據(jù)信息，N5－的大Π鍵應(yīng)是表示為：；③根據(jù)圖(b)還有的氫鍵是：（H3O+）O—H…N （NH4+）N—H…N；

（4）根據(jù)密度的定義有，d=g/cm3，解得y=。