Question

【題目】2018年11月《Nature Energy》報道了巾科院大連化學物理研究所科學家用Ni- BaH2 /Al2O3、Ni- LiH等作催化劑，實現了在常壓、100-300℃的條件下合成氨。

（1）在元素周期表中，氧和與其相鄰且同周期的兩種元素的第一電離能由大到小的順序為 __ ；基態(tài)Ni2+的核外電子排布式為 ___，若該離子核外電子空間運動狀態(tài)有15種，則該離子處于 ___（填“基”或“激發(fā)”）態(tài)。

（2）氨在糧食生產、國防中有著無可替代的地位，也是重要的化工原料，可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸（NH2CH2COOH）是組成最簡單的氨基酸，熔點為182℃，沸點為233℃。

①硝酸溶液中NO3的空間構型為____。

②甘氨酸中N原子的雜化類型為____，分子中σ鍵與π鍵的個數比為____，晶體類型是 ___，其熔點、沸點遠高于相對分子質量幾乎相等的丙酸（熔點為-2l℃，沸點為141℃）的主要原因：一是甘氨酸能形成內鹽；二是____。

（3）NH3分子中的鍵角為107°，但在[Cu(NH3)4]2+離子中NH3分子的鍵角如圖l所示，導致這種變化的原因是____

（4）亞氨基鋰（Li2NH）是一種儲氫容量高、安全性能好的固體儲氫材料，其晶胞結構如圖2所示，若晶胞參數為d pm，密度為ρg/cm3，則阿伏加德羅常數NA=____（列出表達式）mol-l。

Answer 1

【答案】F>N>O 1s22s22p63s23p63d8或[Ar] 3d8 激發(fā) 平面三角形 sp3 9:1 分子晶體 分子數相同時，甘氨酸分子間形成的氫鍵數目比丙酸分子間形成的氫鍵數目多（或甘氨酸中氨基的存在也會使分子間產生氫鍵） 形成配合離子后，配位鍵與NH3中N—H鍵之間的排斥力小于原孤對電子與NH3中N—H鍵之間的排斥力，故配合離子中NH3的N—H鍵間的鍵角變大；

【解析】

(1)與氧相鄰且同周期的元素為N和F，由于N原子最外層電子為半充滿狀態(tài)，第一電離能較大，所以三者第一電離能由大到小的順序為F>N>O；Ni元素為28號元素，失去最外層兩個電子形成Ni2+，基態(tài)Ni2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d8或[Ar] 3d8；基態(tài)Ni2+的核外電子空間運動狀態(tài)有1+1+3+1+3+5=14種，若該離子核外電子空間運動狀態(tài)有15種，則該離子處于激發(fā)態(tài)；

(2)①NO3的中心原子價層電子對數為=3，孤電子對數為0，所以空間構型為平面三角形；

②甘氨酸(NH2CH2COOH)中N原子形成兩個N-H鍵和一個N-C鍵，達到飽和狀態(tài)，價層電子對數為4，所以為sp3雜化；分子中碳氧雙鍵中存在一個π鍵，其余共價鍵均為σ鍵，所以分子中σ鍵與π鍵的個數比為9:1；甘氨酸熔沸點較低屬于分子晶體；分子數相同時，甘氨酸分子間形成的氫鍵數目比丙酸分子間形成的氫鍵數目多（或甘氨酸中氨基的存在也會使分子間產生氫鍵）；

(3)形成配合離子后，配位鍵與NH3中N—H鍵之間的排斥力小于原孤對電子與NH3中N—H鍵之間的排斥力，故配合離子中NH3的N—H鍵間的鍵角變大；

(4)根據均攤法，該晶胞中Li原子個數為8，其分子式為Li2NH，則晶胞中NH原子團的個數為4，則晶胞的質量為m=g，晶胞參數為d pm=d×10-10cm，所以晶胞的體積V=d3×10-30cm3，則密度 ，解得NA=。