Question

【题目】氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有重要作用，回答下列问题

(1)N原子核外有________不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道形状为_____________________；

(2)N与同一周期中左右相邻的两种元素原子的第一电离能大小关系为______________(填元素名称)，该电离能大小变化的原因为______________________________________________；

(3)经测定发现，N2O5固体由NO2+和NO3－两种离子组成，该固体中N原子杂化类型为____________________；与NO2+互为等电子体的微粒有_______________(写出一种)。

(4)含氮的某些配体可与Co3+配位，请判断Co元素位于元素周期表中的____________区(填s、p、d、ds或f)，试写出该Co元素基态原子的核外电子排布式________________________；Co3+的一种配离子[Co(N3)(NH3)5]2+中，Co3+的配位数为_______________。已知配体N3－与CO2为等电子体，判断N3－的空间立体构型为_____________________。

(5)已知N的电负性大于Cl，NCl3能与水发生剧烈的水解反应，反应得到两种高中常见的化学物质，则发生的化学方程式为_______________________________________________。

(6)由H、C、N、O四种元素共同组成的四原子分子具有多种不同的结构，请写出其中两种满足稳定结构的链状异构体的电子式____________________、______________________；

Answer 1

【答案】 7 哑铃状(或纺锤形) 氮＞氧＞碳 同周期元素从左到右核电荷数增大，对电子的吸引能力强，第一电离能总趋势逐渐变大；而N原子核外电子具有半满构型，比较稳定，第一电离能反常变大 sp、sp3 CO2、N3－、CS2、SiO2、SCN－等 d [Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2 6 直线形 NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO (符号↑不作要求) 略 略

【解析】分析：本题是物质结构的综合题型，涉及很多知识点，正确解决此题必需掌握：（1）核外有多少电子，就有多少种运动状态，电子所在的能层越高，能量越大；（2）在周期表中，同周期从左向右电离能逐渐增大，s2和p3轨道处于全满和半满状态，第一电离能比后一种元素大，所以N﹥O；（3）等电子体是：原子个数相同，价电子数相同，空间构型相同，其中心原子的杂化类型也相同，所以NO2+与CO2是等电子体，是sp杂化，NO3－是sp2杂化；（4）Co的核电荷数是27，其核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2，属于d区元素；配离子[Co(N3)(NH3)5]2+中， N3-和NH3是配体，所以Co3+的配位数为6；（5）NCl3中N元素化合价为-3价，Cl元素化合价为+1价，反应的 化 学 方 程 式 为NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO，（6）C、H、O、N可以形成的含4个原子的化合物有：HCNO和HOCN，其电子式：和。

详解：（1）氮元素是7号元素，核外电子有7个，电子排布式为：1s22s22P3 ，由于有三种能级，故原子核外共有3种不同能级的电子，氮原子核外电子云有的伸展方向：s是球形的只有一种，P轨道有3种，共有3伸展方向。由于同一轨道上的两个电子自旋方向不同，故共有7种不同运动状态的电子。能量最高的电子所占据的原子轨道是2p轨道，p轨道的形状为哑铃状(或纺锤形)，所以正确答案：7；哑铃状(或纺锤形)；

（2）N与同一周期中左右相邻的两种元素原子分别是C和O，N、O、C三种元素是同周期元素，随原子序数的增多，原子核对电子的吸引力增强，第一电离能逐渐增大；但N、O、C三种元素中由于N原子的2p轨道是半充满状态，比较稳定，第一电离能反常，比同周期的氧元素要大，所以3种元素的第一电离能由大到小顺序为：氮>氧>碳，正确答案：氮>氧>碳；同周期元素从左到右核电荷数增大，对电子的吸引能力强，第一电离能总趋势逐渐变大；而N原子核外电子具有半满构型，比较稳定，第一电离能反常变大；

（3）NO2+(硝酰阳离子)价电子对是2对，与CO2是等电子体，几何构型是呈直线型，阳离子中氮的杂化轨道类型为sp杂化，NO3-(硝酸根离子)价电子对数是3对，阴离子构型为平面正三角形，所以 氮的杂化轨道类型为sp2杂化；等电子体是：原子个数相同，价电子数相同，NO2+原子个数是3，价电子总数是16个，与其等电子体的微粒有：CO2、N3－、CS2、SCN－等，正确答案：sp；sp2；CO2、N3－、CS2、SCN－等；

（4）Co的核电荷数是27，Co元素基态原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2，位于周期表中第四周期、第Ⅷ族，属于d区元素；Co3+的一种配离子[Co(N3)(NH3)5]2+中，根据配合物的理论，N3-和NH3是配体，所以Co3+的配位数为6；配体N3－与CO2为等电子体，等电子体的结构是相同的，CO2的空间构型是直线形，所以N3－的空间立体构型为：直线形；正确答案：d； [Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2； 6；直线形 ；

（5）已 知N的 电 负 性 大 于 Cl ， NCl3中N元素化合价为-3价，Cl元素化合价为+1价，NCl3能与 水发生 剧 烈的水解 反 应，反应得到NH3和HClO，反应的 化 学 方 程 式 为Cl3 + H2O = NH3↑+ HClO，正确答案：NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO；

（6）根据C、N、O、H的价键理论，C、H、O、N可以形成的含4个原子的化合物有：HCNO和HOCN，其电子式：和，正确答案：、。