Question

2．碳氮化合物多種多樣．回答下列問題：

（1）基態(tài)N原子中，有7種運動狀態(tài)不同的電子，占據(jù)的最高能級符號為2p．
（2）氰分子（N≡C-C≡N）的空間構(gòu)型是直線型，分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比是3：4．
（3）比較（OCN）₂和（SCN）₂固體的熔點高低，并說明理由：（SCN）₂較高，二者組成與結(jié)構(gòu)相似，（SCN）₂的相對分子量較大，范德華力較強．
（4）OCN?離子與CN₂²?的具有相同的空間構(gòu)型和鍵合形式，O、C、N的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C．CN₂²?中心C原子的雜化軌道類型為sp．
（5）普魯士藍的1/8晶胞結(jié)構(gòu)如圖一所示，每隔一個立方體出現(xiàn)一個K⁺（K⁺位于立方體中心）．普魯士藍的晶體類型是離子晶體，1個普魯士藍晶胞的質(zhì)量是$\frac{1228}{{N}_{A}}$g．
（6）C和N可以形成如圖二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化合物，該化合物的化學(xué)式是C₃N₄．

Answer 1

分析 （1）寫出N的核外電子排布式，基態(tài)N原子有多少個核外電子就有幾種不同的運動狀態(tài)；根據(jù)排布式確定電子占據(jù)的最高能級；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型，共價單鍵是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵，共價三鍵中一個σ鍵兩個π鍵；
（3）（OCN）₂和（SCN）₂都是分子晶體，根據(jù)分子晶體溶沸點的比較方法進行分析；
（4）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，據(jù)此判斷第一電離能大小順序；根據(jù)價層電子對互斥理論確定其雜化軌道類型；
（5）利用均攤法計算普魯士藍化學(xué)式，根據(jù)化學(xué)式可知，普魯士藍含有離子鍵，屬于離子晶體，根據(jù)普魯士藍晶胞結(jié)構(gòu)計算1個普魯士藍晶胞的質(zhì)量；
（6）每個C和周圍4個N共用電子對，每個N和周圍3個C共用電子對．

解答 解：（1）基態(tài)N原子的核外電子排布式為1s²2s²2p³，基態(tài)N原子核外有 7個電子，因此有7種運動狀態(tài)不同的電子，電子占據(jù)的最高能級符號為2p；
故答案為，7；2p；
（2）氰分子（N≡C-C≡N）碳原子價層電子對個數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（4-1×4）=2，C原子采取sp雜化，故空間結(jié)構(gòu)為直線型，共價單鍵是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵，共價三鍵中一個σ鍵兩個π鍵，所以含有σ鍵與π鍵個數(shù)之比=3：4，
故答案為：直線型；3：4；
（3）硫氰（SCN）₂和（OCN）₂的性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似，它們被稱為擬鹵素，兩者屬于分子晶體，分子晶體結(jié)構(gòu)相似，式量越大，范德華力較強，溶沸點越高，（SCN）₂的相對分子量較大，范德華力較強，所以（SCN）₂固體的熔點較高，
故答案為：（SCN）₂較高，二者組成與結(jié)構(gòu)相似，（SCN）₂的相對分子量較大，范德華力較強；
（4）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，C、N、O元素處于同一周期且原子序數(shù)逐漸增大，N處于第VA族，所以第一電離能N＞O＞C，CN₂²?中C與N形成三鍵，N與N形成單鍵，中心C原子的價層電子對個數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（4-1×3-1）=2，C原子采取sp雜化，
故答案為：N＞O＞C；sp；
（5）普魯士藍立方體結(jié)構(gòu)中Fe³⁺離子的個數(shù)為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$，F(xiàn)e²⁺離子的個數(shù)為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$，CN^-離子的個數(shù)為：12×$\frac{1}{4}$=3，根據(jù)電荷守恒：N（K⁺）+N（Fe³⁺）×3+N（Fe²⁺）×2=N（CN^-），得N（K⁺）=$\frac{1}{2}$，普魯士藍中 n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）：n（CN^-）=1：1：1：6，則其化學(xué)式為KFe₂（CN）₆，含有離子鍵、共價鍵、配位鍵，屬于離子晶體，普魯士藍式量為307，普魯士藍的1/8晶胞結(jié)構(gòu)含有Fe³⁺離子的個數(shù)為$\frac{1}{2}$，F(xiàn)e²⁺離子的個數(shù)為$\frac{1}{2}$，所以1個普魯士藍晶胞的質(zhì)量=$\frac{4×307}{{N}_{A}}$=$\frac{1228}{{N}_{A}}$，
故答案為：離子晶體；$\frac{1228}{{N}_{A}}$；
（6）由圖可知一個N與三個C成鍵，一個C 與四個N成鍵，所以其化學(xué)式為：C₃N₄，
故答案為：C₃N₄．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)知識，掌握原子核外電子排布、雜化軌道理論的應(yīng)用，晶體結(jié)構(gòu)的解題技巧是解答關(guān)鍵，題目難度中等．