Question

7．疊氮化物是一類重要化合物，在炸藥、磁性化合物研究、微量元素測定方面越來越引起人們的重視，其中氫疊氮酸（HN₃）是一種弱酸（如圖甲為分子結(jié)構(gòu)示意圖），它的酸性類似于醋酸，可微弱電離出H⁺和N₃^-．請回答：

（1）聯(lián)氮（N₂H₄）被亞硝酸氧化時便可生成氫疊氮酸HN₃，該化學(xué)反應(yīng)方程式可表示為N₂H₄+HNO₂═2H₂O+HN₃．
（2）疊氮化物能與Fe³⁺、Cu²⁺及CO³⁺等形成配合物，如：[Co（N₃）（NH₃）₅]SO₄，在該配合物中鈷顯+3價，根據(jù)價層電子互斥理論可知SO₄^2-的空間形狀為正四面體，則鈷原子在基態(tài)時的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²．
（3）下列說法正確的是AD（選填序號）：
A．HN₃是極性分子       B．HN₃中三個氮原子采用的都是sp³雜化
C．HN₃中有4個σ鍵     D．N₂H₄沸點(diǎn)高達(dá)113.5℃，表明該分子間形成了氫鍵
（4）由疊氮化鈉（NaN₃）熱分解可得光譜純N₂：2NaN₃（S）═2Na（l）+3N₂（g），下列說法正確的是AC （填序號）．
A．氮的第一電離能大于氧
B．NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類似，前者晶格能較小
C．鈉晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙，晶胞中分?jǐn)?個鈉原子
D．因N的電負(fù)性小，故N₂常溫下很穩(wěn)定
（5）與N₃^-互為等電子體的分子有N₂O、CO₂（寫兩個化學(xué)式）．
（6）人造立方氮化硼的硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料，因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料．立方氮化硼晶胞如圖丙所示．
①該晶體的類型為原子晶體；   ②晶體中每個N同時吸引4個B原子；③設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M g•mol^-1，晶體的密度為d g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則晶體中兩個距離最近的N原子之間的距離為$\root{3}{\frac{M}{2×1{0}^{-30}d{N}_{A}}}$ pm．

Answer 1

分析 （1）聯(lián)氮（N₂H₄）被亞硝酸氧化生成氫疊氮酸HN₃，發(fā)生歸中反應(yīng)，另一個產(chǎn)物為水，結(jié)合原子守恒即可配平得反應(yīng)方程式；
（2）該配合物中疊氮酸根離子為-1價、硫酸根離子為-2價，據(jù)此判斷鈷離子化合價；硫酸根離子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷硫酸根離子空間構(gòu)型；Co是27號元素，其原子核外有27個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
（3）A．分子正負(fù)電荷重心不重合的為極性分子；
B．HN₃中三個N原子價層電子對個數(shù)不相同；
C．共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中1個是σ鍵、1個是π鍵；
D．形成氫鍵的氫化物熔沸點(diǎn)較高；
（4）B．NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類似，且二者都是離子晶體，晶格能與離子半徑成反比；
C．晶胞中Na原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+1；
A．同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素；
D．氮?dú)夥肿又泻�有氮氮三鍵，鍵能較大；
（5）原子個數(shù)相等價電子數(shù)相等的微�；�為等電子體；
（6）①原子晶體硬度大；
②每個N原子同時吸引4個B原子；
③晶體中兩個距離最近的B之間的距離為晶胞棱長的$\frac{1}{2}$倍，晶胞棱長=$\root{3}{\frac{m}nzrtpp1}$．

解答 解：（1）聯(lián)氨被亞硝酸氧化時便可生成氫疊氮酸（HN₃），發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂H₄+HNO₂═2H₂O+HN₃，故答案為：N₂H₄+HNO₂═2H₂O+HN₃；
（2）該配合物中疊氮酸根離子為-1價、硫酸根離子為-2價，根據(jù)化合物中各元素化合價的代數(shù)和為0知，Co元素化合價為+3價；硫酸根離子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷硫酸根離子空間構(gòu)型為正四面體形；Co是27號元素，其原子核外有27個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²，
故答案為：+3；正四面體；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²；
（3）A．分子正負(fù)電荷重心不重合的為極性分子，HN₃分子正負(fù)電荷重心都不重合，為極性分子，故A正確；
B．HN₃中三個N原子價層電子對個數(shù)不相同，所以其雜化方式不同，故B錯誤；
C．共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中1個是σ鍵、1個是π鍵，所以該分子中含有3個σ鍵，故C錯誤；
D．形成氫鍵的氫化物熔沸點(diǎn)較高，該氫化物熔沸點(diǎn)大于水，含有氫鍵，故D正確；
故選AD；
（4）A．同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能N＞O，故A正確；
B．NaN₃與KN₃結(jié)構(gòu)類似，且二者都是離子晶體，晶格能與離子半徑成反比，鉀離子半徑大于鈉離子，所以前者晶格能大于后者，故B錯誤；
C．晶胞中Na原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+1=2，故C正確；
D．氮?dú)夥肿又泻�有氮氮三鍵，鍵能較大，性質(zhì)較穩(wěn)定，故D錯誤；
故選AC；
（5）原子個數(shù)相等價電子數(shù)相等的微�；�為等電子體，與N₃^-互為等電子體的分子有N₂O、CO₂、CS₂、BeF₂等，故答案為：N₂O、CO₂、CS₂、BeF₂等；
（6）①原子晶體硬度大，該晶體硬度大，所以為原子晶體，故答案為：原子；
②每個N原子同時吸引4個B原子，所以其配位數(shù)是4，故答案為：4；
③晶體中兩個距離最近的B之間的距離為晶胞棱長的$\frac{1}{2}$倍，晶胞棱長=$\root{3}{\frac{m}jttnx55}$，則晶體中兩個距離最近的B之間的距離=$\frac{1}{2}$×$\root{3}{\frac{m}zvvdpfh}$cm=$\frac{1}{2}$×$\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{M}{2d{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{M}{2×1{0}^{-30}d{N}_{A}}}$pm，
故答案為：$\root{3}{\frac{M}{2×1{0}^{-30}d{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識運(yùn)用、計(jì)算及空間想象能力，涉及晶胞計(jì)算、元素周期律、基本概念等知識點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．