Question

【題目】【化學(xué)-選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

南京理工大學(xué)化工學(xué)院胡炳成教授團(tuán)隊(duì)于2017年1月成功合成世界首個(gè)全氮陰離子鹽，使氮原子簇化合物的研究又有了新的突破。請(qǐng)根據(jù)材料回答以下問(wèn)題：

（1）N、O、F三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>____（填元素符號(hào)）；與N2互為等電子體的全氧離子化學(xué)式為_______；具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚氮結(jié)構(gòu)如圖一所示，則N70的沸點(diǎn)_____（填“>”、“<”或“=”）高聚氮的沸點(diǎn)，原因是_________________；N70和高聚氮屬于_____（選填序號(hào)）。

A.同素異形體 B．同分異構(gòu)體 C．同位素 D．同系物

（2）疊氮化物是研究較早的含全氮陰離子的化合物，如：氫疊氮酸（HN3）、疊氮化鈉（NaN3） 等。疊氮化物能形成多種配合物，在[Co(N3)(NH3)5]SO4，其中鈷顯____價(jià)，它的配體是____，SO42-的立體構(gòu)型為___________。

（3）HN3是一種全氮陰離子酸，可由肼（N2H4）被HNO2氧化制得。下列說(shuō)法正確的是____。

A．酸性：HNO2>HNO2

B. N2H4分子中N原子均采取sp3雜化

C. NaN3的晶格能小于KN3的晶格能

D．上述生成氫疊氮酸的化學(xué)方程式為N2H4+HNO2=2H2O+HN3

（4）N8是一種由全氮陽(yáng)離子和全氮陰離子構(gòu)成的特殊物質(zhì)，已知陽(yáng)離子由5個(gè)氮原子排列成V 形，每個(gè)氮原子均達(dá)到八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則陽(yáng)離子的電子式為_______。

（5）一種氮鐵化合物的結(jié)構(gòu)如圖二所示，若圖中六棱柱的體積為Vcm3, 用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度為______。

Answer 1

【答案】 F>N>O O22+ < N70是分子晶體，高聚氮是原子晶體 A +3 N3-、NH3 正四面體； BD

【解析】(1)N、O、F三種元素均為第二周期元素，通常第一電離能隨核電荷數(shù)增大呈遞增的趨勢(shì)，但N的3p軌道為半充滿結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，則三種元素第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>F>N>O；等電子體應(yīng)具有相同的原子數(shù)目且價(jià)電子數(shù)相等，則與N2互為等電子體的全氧離子化學(xué)式為O22+ ；N70是分子晶體，而高聚氮為原子晶體，則高聚氮的沸點(diǎn)>N70的沸點(diǎn)；N70和高聚氮均為氮元素的不同單質(zhì)，兩者屬于同素異形體；

(2)配合物Co[(N3)(NH3)5]SO4中存在SO42-、N3-、NH3，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可知Co為+3價(jià)，其中Co的配體為N3-、NH3，硫酸根中心原子的價(jià)層電子對(duì)為：孤對(duì)電子數(shù)=0，成鍵電子對(duì)數(shù)4，所以為正四面體結(jié)構(gòu)，中心原子為sp3雜化；

(3)A．HNO2為弱酸，而HNO3是強(qiáng)酸，故A錯(cuò)誤；B．N2H4中氮原子最外層有5個(gè)電子，形成三對(duì)共用電子對(duì)，另外還有一對(duì)孤電子對(duì)，氮原子采用的都是sp3雜化，故B正確；C.NaN3與KN3結(jié)構(gòu)類似，Na+半徑小于K+，所以NaN3的晶格能比KN3大，故C錯(cuò)誤；D．肼(N2H4)被HNO2氧化得氫疊氮酸，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H4+HNO2=2H2O+HN3，故D正確；答案為BD；

(4)全氮陽(yáng)離子由5個(gè)氮原子排列成V 形，每個(gè)氮原子均達(dá)到八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知陽(yáng)離子的電子式為；

(5)該晶體中Fe的原子個(gè)數(shù)為12×+2×+3=6，N原子數(shù)為2，則1mol晶胞的質(zhì)量為(56×6+14×2)g=364g，則該晶體的密度為=。