Question

5．H、C、N、O是幾種重要的非金屬元素．回答以下問題：
（1）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C．
（2）H₃O⁺中H-O-H的鍵角比H₂O中H-O-H的鍵角大，是因?yàn)镠₂O中O原子有兩對(duì)孤對(duì)電子，H₃O⁺中O原子只有1對(duì)孤對(duì)電子，對(duì)O-H 鍵排斥力減小．
（3）與CO₂是等電子體，可檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺的陰離子的電子式．
（4）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個(gè)氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一種氮化物．
①肼可用作火箭燃料，燃燒時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是：
N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ/mol
若該反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有3mol．
②肼能與硫酸反應(yīng)生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄的晶體內(nèi)不存在d（填標(biāo)號(hào)）
a、離子鍵           b、共價(jià)鍵           c、配位鍵           d、范德華力
（5）圖1表示某種含氮有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，其分子內(nèi)4個(gè)氮原子分別位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)（見圖2），分子內(nèi)存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個(gè)氫鍵予以識(shí)別．下列分子或離子中，能被該有機(jī)化合物識(shí)別的是c（填標(biāo)號(hào)）． 

a、CF₄              b、CH₄            c、NH₄⁺            d、H₂O．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢(shì)，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
（2）一般來說，相互之間排斥力的大小為：孤電子對(duì)間的排斥力＞孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的排斥力＞成鍵電子對(duì)間的排斥力；
（3）與CO₂是等電子體，可檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺的陰離子為SCN^-，根據(jù)與CO₂是等電子體，等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)確定SCN^-中各原子的連接順序以及成鍵方式書寫離子電子式；
（4）①反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，生成1.5molN₂，根據(jù)結(jié)構(gòu)式N≡N判斷；
②根據(jù)硫酸銨晶體中存在的化學(xué)鍵判斷；
（5）嵌入某微粒分別與4個(gè)N原子形成4個(gè)氫鍵．

解答 解：（1）C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一電離能大小順序是N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（2）H₂O中O原子有兩對(duì)孤對(duì)電子，H₃O⁺中O原子有一對(duì)孤對(duì)電子，因?yàn)楣码娮訉?duì)間的排斥力＞孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的排斥力＞成鍵電子對(duì)間的排斥力，導(dǎo)致H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大．
故答案為：H₂O中O原子有兩對(duì)孤對(duì)電子，H₃O⁺中O原子只有1對(duì)孤對(duì)電子，對(duì)O-H 鍵排斥力減小；
（3）與CO₂是等電子體，可檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺的陰離子為SCN^-，因氧與硫的最外層電子數(shù)相同，根據(jù)題目信息，確定SCN^-中各原子的連接順序?yàn)镾-C-N，S與C形成一對(duì)共用電子對(duì)，C與N形成三對(duì)共用電子對(duì)，SCN^-得到的一個(gè)電子給了S，故SCN^-的電子式，
故答案為：；
（4）①N₂O₄+2N₂H₄═3N₂+4H₂O，若該反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，即有1mol N₂H₄參加反應(yīng)，生成1.5mol N₂，形成π鍵的物質(zhì)的量為2×1.5mol=3mol，
故答案為：3；
②3N₂H₆SO₄和（NH₄）₂SO₄都是離子晶體，N₂H₆ ²⁺和SO₄^2-之間存在離子鍵，N₂H₆²⁺中N和H之間形成6個(gè)共價(jià)鍵（其中2個(gè)配位鍵），N和N之間形成共價(jià)鍵，SO₄^2-中S和O之間形成共價(jià)鍵，不含范德華力，
故選：d；
（5）由氫鍵的形成條件及成鍵元素（N、O、F、H）可知，本題中嵌入某微粒分別與4個(gè)N原子形成4個(gè)氫鍵，由成鍵元素及數(shù)目可知為NH₄⁺，
故答案為：c．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了第一電離能、化學(xué)鍵、等電子體等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，注意分子空間構(gòu)型的判斷及原子雜化方式的判斷是高考的熱點(diǎn)．