Question

氮是地球上極為豐富的元素．氮元素可形成多種離子，如N^3-、N₃^-、NH₂^-、NH₄⁺、N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺等．
（1）與N相鄰的兩種元素C、O，三者第一電離能由大到小為

 

（2）N≡N的鍵能為942kJ?mol^-1，N-N單鍵的鍵能為247kJ?mol^-1，說明N₂中的

 

鍵比

 

鍵穩(wěn)定（填“σ”或“π”）．
（3）液態(tài)氨可電離出NH₂^-．NH₂^-的電子式為

 

．
（4）X⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，它與N^3-形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示．與同一個N^3-相連的X⁺有

 

個．X的元素符號是

 

，X原子的基態(tài)電子排布式為

 

．
（5）最近科學(xué)家研制出某元素Z與N元素形成的晶體ZN，已知ZN晶體具有與NaCl相似的晶體結(jié)構(gòu)．如圖2所示是從ZN晶體結(jié)構(gòu)圖中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，試判斷符合ZN晶體結(jié)構(gòu)圖的是

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應(yīng)用

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）同周期自左而右元素的第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級含有3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，比較穩(wěn)定，失去第一個電子需要的能量更多；
（2）計算氮氣分子中1個π鍵的鍵能，鍵能越高化學(xué)鍵越穩(wěn)定，以此判斷；
（3）NH₂^-可以看做NH₃失去1個H⁺，N原子越H原子之間形成1對共用電子對，N原子有2對孤對電子對；
（4）X⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，故X元素原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，為Cu元素，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中白色球數(shù)目為8×

1

8

=1，黑色球為12×

1

4

=3，故白色球為N^3-，黑色球為Cu⁺，以N^3-為中心，在X、Y、Z三個軸上，在每個軸上等距離的Cu⁺有2個，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫Cu原子的基態(tài)電子排布式；
（6）根據(jù)氯化鈉晶體中鈉離子或氯離子的配位數(shù)判斷其結(jié)構(gòu)圖是否正確，鈉離子或氯離子的配位數(shù)都是6．

解答： 解：（1）同周期自左而右元素的第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級含有3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，比較穩(wěn)定，失去第一個電子需要的能量更多，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（2）N≡N中含有2個π鍵，1個σ鍵，已知N≡N鍵能為942kJ/mol，N-N單鍵鍵能為247kJ/mol，則1個π鍵的鍵能為

942-247

2

kJ/mol=347.5kJ/mol，則N₂中的π鍵鍵能大于σ鍵鍵能，π鍵較穩(wěn)定，故答案為：π；σ；
（3）NH₂^-可以看做NH₃失去1個H⁺，N原子越H原子之間形成1對共用電子對，N原子有2對孤對電子對，NH₂^-電子式為，故答案為：；
（4）X⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，故X元素原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，為Cu元素，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中白色球數(shù)目為8×

1

8

=1，黑色球為12×

1

4

=3，故白色球為N^3-，黑色球為Cu⁺，以N^3-為中心，在X、Y、Z三個軸上，在每個軸上等距離的Cu⁺有2個，故同一個N^3-相連的X⁺有6個，
銅為29號元素，原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：6；Cu；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（5）一個晶胞中陽離子的個數(shù)為12×=3，陰離子個數(shù)為：8×=1，然后求出兩者的個數(shù)之比為3：1；根據(jù)以Xn-為中心，在X、Y、Z三個軸上，在每個軸上等距離的C+有2個，共6個
（6）由于在NaCl晶體中，每個Na⁺周圍同時吸引著最近的等距離的6個Cl^-同樣每個Cl^-周圍同時吸引著最近的等距離的6個Na⁺，圖A符合條件，圖C中選取其中一個離子，然后沿X、Y、Z三軸切割得到6個等距離的且最近的帶相反電荷的離子，所以其配位數(shù)也是6，故符合條件，故答案為：AC．

點評：本題綜合性較大，涉及電離能、化學(xué)鍵與鍵能關(guān)系、常用化學(xué)用語書寫、核外電子排布規(guī)律、晶胞理解與計算等，需要學(xué)生具備扎實的知識，難度中等，注意（6）中識記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)．