Question

【題目】Fritz Haber在合成氨領(lǐng)域的貢獻(xiàn)距今已經(jīng)110周年，氮族元素及其化合物應(yīng)用廣泛。

(1)在基態(tài)13N原子中，核外存在__________對(duì)自旋相反的電子，核外電子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖為__________形。

(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，NH3、NO3-、NO2-中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他兩種粒子的是________，與NO3-互為等電子體的分子為__________。液氨中存在電離平衡2NH3NH4+＋NH2-，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，可推知NH2-的空間構(gòu)型為__________，液氨體系內(nèi)，氮原子的雜化軌道類型為________。NH3比PH3更容易液化的原因?yàn)?/span>__________________。

(3)我國(guó)科學(xué)工作者實(shí)現(xiàn)世界首次全氮陰離子(N5-)金屬鹽Co(N5)2(H2O)4·4H2O的合成，其結(jié)構(gòu)如圖所示，可知N5-的化學(xué)鍵類型有______________。

(4)把特定物質(zhì)的量之比的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加熱時(shí)，生成晶體X，其晶胞的結(jié)構(gòu)圖及晶胞參數(shù)如圖所示。則晶體X的化學(xué)式為__________，其晶體密度為__________(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，列出計(jì)算式)g·cm－3。

Answer 1

【答案】2 啞鈴(紡錘) NH3 SO3或BF3 V形 sp3 液氨存在分子間氫鍵，沸點(diǎn)高于PH3，故NH3比PH3更易液化 σ鍵、π鍵 HgNH4Cl3 1×325.5/NA×(a×10-10)2×c×10-10

【解析】

(1)氮原子的電子排布是1s22s22p3，可知核外存在2對(duì)自旋相反的電子。核外電子占據(jù)的最高能級(jí)為2p，電子云輪廓圖為啞鈴(紡錘)形；

(2) NH3、NO3-、NO2-中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)分別為3、４、４，不同于其他兩種粒子的是NH3；等電子體要求原子總數(shù)相同、價(jià)原子總數(shù)相同，與NO3-互為等電子體的分子為SO3或BF3；NH的中心原子N的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為2，可知空間構(gòu)型為V形；氨氣分子中氮原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+×（5-3×1）=4，所以N原子采用sp3雜化；液氨存在分子間氫鍵，沸點(diǎn)高于PH3，故NH3比PH3更易液化；

(3)由結(jié)構(gòu)可知，存在的化學(xué)鍵為σ鍵、π鍵；

(4)由均攤法可知，1個(gè)晶胞中Hg2＋、NH、Cl－個(gè)數(shù)分別為1、1、3，則晶體X的化學(xué)式為HgNH4Cl3；

晶體密度ρ＝N M/NAV，又M(HgNH4Cl3)＝325.5 g/mol，V＝(a×10－10)2·c×10－10 cm3。

故ρ＝1×325.5/NA×(a×10-10)2×c×10-10g·cm－3。