Question

【題目】B、N、Co均為新型材料的重要組成元素。請(qǐng)回答下列問題。

(1)基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布圖為________________。

(2)Co能形成[Co(CNO)6]3-。

①1mol該離子中含有σ 鍵的數(shù)目為_____________。

②與CNO—互為等電子體的分子為_____________。（任寫一種，填化學(xué)式）

(3)往CuSO4溶液中加入過(guò)量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+ 配離子，已知NF3和NH3的空間構(gòu)型都是三角錐型，但NF3不易與Cu2+形成配合離子，其原因是_______。

(4)分子中的大 π鍵可用符合 πmn 表示，其中m表示形成大 π 鍵的原子數(shù)，n表示參與形成大 π 鍵的電子數(shù)（如苯分子中的大 π鍵可表示為π66）。則NO3-中的大 π鍵應(yīng)表示為________________。

(5)多硼酸根的結(jié)構(gòu)之一為鏈狀(如圖)，其化學(xué)式為____________。

(6)氮化硼晶體有多種結(jié)構(gòu)，其中立方氮化硼具有金剛石的結(jié)構(gòu)（如圖）。若晶胞邊長(zhǎng)為a nm，晶胞中N原子位于B原子所形成的正四面體的體心，則B—N鍵的鍵長(zhǎng)為____nm，這種氮化硼晶體的密度為______g/cm3 。（用含有a和NA的代數(shù)式表示）

Answer 1

【答案】 18NA CO2或N2O 電負(fù)性F>N>H，NH3中氮原子顯-3價(jià)，而在NF3中氮原子顯+3價(jià)，高度缺電子，不易提供孤電子對(duì)給Cu2+的空軌道形成配位鍵 BO2-

【解析】

(1)根據(jù)原子構(gòu)造原理可知N核外電子排布式，結(jié)合原子最外層電子為價(jià)電子，即可得到基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布圖；

(2)①1個(gè)Co3+與6個(gè)CNO-形成6個(gè)配位鍵，屬于σ鍵，1個(gè)CNO-含有2個(gè)σ鍵，故1個(gè)[Co(CNO)6]3-含有18個(gè)σ鍵；

②與CNO-互為等電子體的分子可以用O原子替換N原子與1個(gè)單位負(fù)電荷；

(3)根據(jù)形成配位鍵的體積及NF3中共用電子對(duì)的偏向分析判斷；

(4) NO3-中的大 π鍵是每個(gè)O原子提供1個(gè)電子，每個(gè)N原子提供3個(gè)電子形成；

(5)由均攤法，可知每個(gè)B原子獨(dú)自占有2個(gè)O原子，B元素化合價(jià)為+2，O元素化合價(jià)為-2，計(jì)算化合價(jià)代數(shù)和確定離子所帶電荷；B原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3；

(6)根據(jù)晶胞中原子的相對(duì)位置，結(jié)合晶胞邊長(zhǎng)判斷N-B鍵的鍵長(zhǎng)；用均攤法計(jì)算晶胞中含有的B、N原子數(shù)目，然后根據(jù)密度公式可得晶胞的密度大小。

(1)N是7號(hào)元素，根據(jù)原子構(gòu)造原理可知N核外電子排布式是1s22s22p3，價(jià)電子排布式是2s22p3，所以基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布圖為；

(2)①1個(gè)Co3+與6個(gè)CNO-形成6個(gè)配位鍵，屬于σ鍵，1個(gè)CNO-含有2個(gè)σ鍵，故1個(gè)[Co(CNO)6]3-含有18個(gè)σ鍵，所以1mol該離子中含有σ 鍵的數(shù)目為18NA；

②與CNO-互為等電子體的分子可以用O原子替換N原子與1個(gè)單位負(fù)電荷，其電子體為CO2或N2O；

(3)往CuSO4溶液中加入過(guò)量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+ 配離子，是由于中心離子Cu2+有空軌道，NH3分子中N原子由孤對(duì)電子，N—H偏向N原子一方，N原子周圍相對(duì)來(lái)說(shuō)電子多，而NF3和NH3的空間構(gòu)型盡管都是三角錐型，但電負(fù)性F>N>H，在NH3中氮原子顯-3價(jià)，而在NF3中氮原子顯+3價(jià)，高度缺電子，不易提供孤電子對(duì)給Cu2+的空軌道形成配位鍵，所以NF3不易與Cu2+形成配合離子；

(4)中NO3-中的大 π鍵是每個(gè)O原子提供1個(gè)電子，每個(gè)N原子提供3個(gè)電子形成，所以成鍵原子數(shù)是4，成鍵電子數(shù)是6，故NO3-中的大 π鍵表示為；

(5)由均攤法，可知每個(gè)B原子獨(dú)自占有2個(gè)O原子，B元素化合價(jià)為+2，O元素化合價(jià)為-2，多硼酸根的化合價(jià)代數(shù)和為3n+2×n(-2)=-n，故多硼酸根組成可表示為：(BO2)nn-，也可寫為BO2 -；

(6)晶胞邊長(zhǎng)為anm，則立方氮化硼的結(jié)構(gòu)可知晶胞中N原子位于B原子所形成的正四面體的體心，可看作是將晶胞均分為8個(gè)小立方體，B—N鍵的鍵長(zhǎng)為晶胞體對(duì)角線的，由于晶胞邊長(zhǎng)為anm，則體對(duì)角線為，所以B—N鍵的鍵長(zhǎng)nm；

一個(gè)晶胞中含有B原子數(shù)目為：4；含有N原子數(shù)目為=4，即一個(gè)晶胞中含有4個(gè)BN，所以晶胞的密度為=g/cm3。