Question

氮元素可形成很多重要的化合物，其中疊氮化鈉（NaN₃）被廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊．疊氮化鈉的制取方法是：①金屬鈉與液態(tài)氨反應(yīng)得NaNH₂②NaNH₂與N₂O按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)可生成NaN₃、NaOH和一種氣體．
（1）請(qǐng)寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）與N₃^-互為等電子體的分子有：

 

（寫一種）由此可推知N₃^-的空間構(gòu)型是：

 

；比較NH₂^-和NH₃的鍵角∠HNH的大小：NH₂

 

 NH₃，請(qǐng)用價(jià)層電子對(duì)互斥規(guī)律解釋：

 

．
（3）氮的化合物酞箐和銅酞箐（環(huán)中含有一個(gè)銅原子）是重要的有機(jī)染料，相關(guān)分子結(jié)構(gòu)如圖所示：

酞箐分子中氮原子的雜化類型有：

 

銅酞箐中銅原子在基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式：

 

；請(qǐng)?jiān)趫D1中用“→”標(biāo)出銅酞箐中的配位鍵

 

．
（4）小汽車的防撞氣囊中疊氮化鈉的工作原理是基于反應(yīng)：6NaN₃+Fe₂O₃═3Na₂O+2Fe+9N₂；鐵晶體有三種堆積方式，其中兩種堆積方式分別如圖2甲、圖乙所示（其晶胞特征如其右圖所示）：
晶胞甲中鐵原子的堆積方式為：

 

，晶胞乙中鐵原子的配位數(shù)為：

 

．鐵原子半徑為a cm，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，摩爾質(zhì)量為M g/mol．則該晶體的密度可表示為：

 

g/cm³．

Answer 1

考點(diǎn)：判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,晶胞的計(jì)算,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律來判斷反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)式，再寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）原子個(gè)數(shù)相等且價(jià)電子數(shù)相等的微粒為等電子體；根據(jù)等電子體的結(jié)構(gòu)相似來分析；根據(jù)孤對(duì)電子與成鍵電子間的斥力大于成鍵電子與成鍵電子間的斥力來分析；
（3）根據(jù)酞箐分子中氮原子的成鍵電子對(duì)數(shù)和孤電子對(duì)數(shù)判斷；根據(jù)Cu的電子排布式分析；表示配位鍵時(shí)，箭頭指向提供空軌道的原子或離子；
（4）根據(jù)晶胞圖可知原子占據(jù)立方體的頂點(diǎn)和體心判斷；圖乙為面心立方最密堆積，配位數(shù)=3×

1

2

×8=12；該晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=8×

1

8

=4，每個(gè)晶胞的質(zhì)量=

M

NA

×4，F(xiàn)e原子的直徑為2acm，晶胞的邊長(zhǎng)=

8

a，所以晶胞的體積為16

2

a³，根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算其密度．

解答： 解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，可確定氣體產(chǎn)物的化學(xué)式為：NH₃，則NaNH₂與N₂O按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)可生成NaN₃、NaOH和NH₃的化學(xué)方程式為：2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+NH₃；
故答案為：2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+NH₃；
（2）N₃^-中原子個(gè)數(shù)是3，價(jià)電子數(shù)是16，則與N₃^-互為等電子體的分子、離子有：N₂O或CO₂或CS₂或BeCl₂；SCN^-或OCN^-或CNO^-；二氧化碳屬于直線形分子，等電子體的結(jié)構(gòu)相同，所以N₃^-是直線形分子；孤對(duì)電子與成鍵電子間的斥力大于成鍵電子與成鍵電子間的斥力，NH₂^-中N原子孤對(duì)電子數(shù)為2，NH₃中N原子孤對(duì)電子數(shù)為1，孤對(duì)電子數(shù)前者多，所以前者鍵角小；
故答案為：N₂O或CO₂；直線形；NH₂^-中N原子孤對(duì)電子數(shù)為2，NH₃中N原子孤對(duì)電子數(shù)為1，孤對(duì)電子數(shù)前者多，孤對(duì)電子與成鍵電子間的斥力大于成鍵電子與成鍵電子間的斥力，所以前者鍵角小；
（3）由酞箐分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式圖可知，分子中氮原子形成單鍵和雙鍵，氮原子形成單鍵時(shí)為sp³雜化，形成雙鍵時(shí)為sp²雜化；Cu元素為29號(hào)元素，原子核外有29個(gè)電子，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則Cu的價(jià)電子的電子排布式為3d¹⁰4s¹；氮原子有孤對(duì)電子，Cu有空軌道，N原子與Cu之間形成配位鍵，可據(jù)此標(biāo)出配位鍵為，故答案為：sp² sp³；3d¹⁰4s¹；；
（4）由晶胞圖甲可知，原子占據(jù)立方體的頂點(diǎn)和體心，所以屬于體心立方堆積；根據(jù)圖片乙知，F(xiàn)e為面心立方最密堆積，F(xiàn)e原子配位數(shù)配位數(shù)=3×

1

2

×8=12；該晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=8×

1

8

=4，每個(gè)晶胞的質(zhì)量=

M

NA

×4，F(xiàn)e原子的直徑為2acm，晶胞的邊長(zhǎng)=

8

a，所以晶胞的體積為16

2

a³，所以晶胞的體積為16

2

a³，
ρ=

m

V

=

4M

NA

÷16

2

a³=

2 M

8a3NA

g/cm³；
故答案為：體心立方堆積；12；

2 M

8a3NA

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了方程式的書寫、等電子體、配位鍵、電子排布式、晶胞的計(jì)算等，題目考查的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，題目難度中等．