Question

19．氮元素可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）基態(tài)氮原子的價電子排布圖是．
（2）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一種氮的氫化物．
①N₂H₄分子中氮原子軌道的雜化類型是sp³．
②肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是：
N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ•mol^-1
若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有3mol．
③肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄，N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄晶體內不存在d（填標號）
a．離子鍵  b．共價鍵       c．配位鍵         d．范德華力
（3）圖1表示某種含氮有機化合物的結構，其分子內4個氮原子分別位于正四面體的4個頂點（見圖2），分子內存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個氫鍵予以識別．

下列分子或離子中，能被該有機化合物識別的是c（填標號）．
a．CF₄      b．CH₄          c．NH₄⁺        d．H₂O．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)氮原子的價電子排布式為2s²2p³，根據泡利原理、洪特規(guī)則畫出價電子排布圖；
（2）①N₂H₄分子中氮原子形成3個σ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數目為4；
②若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，參加反應N₂H₄為1mol，生成氮氣為1.5mol，氮氣分子結構式為N≡N，三鍵中含有2個π鍵；
③肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄，N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，屬于離子晶體，[N₂H₆]²⁺中含有配位鍵共價鍵，沒有范德華力；
（3）F、O、N電負性很大，與H元素形成的微粒之間可以形成氫鍵，正四面體頂點N原子與嵌入空腔的微粒形成4個氫鍵，該微粒應含有4個H原子．

解答 解：（1）氮原子的電子排布式1s²2s²2p³，其價層電子排布式為2s²2p³，價電子排布圖為，故答案為：；
（2）①N₂H₄分子中氮原子形成3個σ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數目為4，N原子軌道的雜化類型是sp³，故答案為：sp³；
②若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，參加反應N₂H₄為1mol，生成氮氣為1.5mol，氮氣分子結構式為N≡N，三鍵中含有2個π鍵，形成π鍵的物質的量為2×1.5mol=3mol，故答案為：3；
③N₂H₆SO₄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個共價鍵（其中2個配位鍵），N和N之間形成共價鍵，SO₄^2-中S和O之間形成共價鍵，不含范德華力，
故選：d；
（3）F、O、N電負性很大，與H元素形成的微粒之間可以形成氫鍵，正四面體頂點N原子與嵌入空腔的微粒形成4個氫鍵，該微粒應含有4個H原子，選項中只有NH₄⁺ 符合，
故選：c．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、雜化方式判斷、化學鍵等，（3）中注意理解氫鍵形成條件，難度中等．