Question

【题目】氨和水都是常用的试剂。请回答下列问题：

（1）氮元素基态原子的核外电子中，未成对电子数成对电子数之比为_____。

（2）NH3分子可结合一个H＋形成铵根离子（NH4+）。

①NH3分子中N原子的杂化类型是_____。

②NH3分子中与H＋结合的过程中未发生改变的是_____（填序号）。

a 微粒的空间构型 b N原子的杂化类型 c H—N—H的键角

（3）将氨气通入CuSO4溶液中，产生蓝色沉淀，继续通过量氨气，沉淀溶解，得到蓝色透明溶液。该过程中微粒的变化是[Cu（H2O）6]2＋→Cu（OH）2→[Cu（NH3）4]2＋。 [Cu（H2O）6]2＋和[Cu（NH3）4]2＋中共同含有的化学键类型是_______。

（4）在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，则冰晶体中氢键的“键能”是_____ kJ·mol（已知冰的升华热是51 kJ·mol－1），水分子间范德华力的能量为11 kJ·mol－1）；水变成冰晶体时，密度减小的主要原因是________________________________。

Answer 1

【答案】3∶4 sp3 b 极性键、配位键 20 氢键具有方向性，水结冰时分子间距离增大，密度减小

【解析】

（1）书写N原子的核外电子排布式，根据各能级含有的电子数目及轨道数目判断，每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子，且电子优先占据1个轨道；

（2）①NH3分子中N原子呈3个N-H，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，据此判断；

②NH3分子是三角锥型，NH4＋是正四面体型，键角不同，二者N原子杂化轨道数目相同，都采取sp3杂化；

（3）铜离子与水分子、氨气分子之间形成配位键，水分子、氨分子中都存在共价键；

（4）每个氢键为1个水分子提供，故1mol冰中含有2mol氢键，升华热=氢键能量+水分子间范德华力能量；

氢键具有方向性，水结冰时分子间距增大，晶体内部有很大的间隙．

（1）N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，s能级有1个轨道，1s、2s电子为成对电子，2p能级有3个轨道，3个电子各占据1个轨道，是未成对电子，故未成对电子数与成对电子数之比为3：4，故答案为：3：4；

（2）①NH3分子中N原子呈3个N-H，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，故答案为：sp3；

②NH3分子是三角锥型，NH4＋是正四面体型，H—N—H的键角不同，NH4＋中N原子呈4个N-H，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，都采取sp3杂化，故答案为：b；

（3） [Cu（H2O）6]2＋和[Cu（NH3）4]2＋中铜离子与水分子、氨气分子之间形成配位键，水分子中O-H键、氨分子中N-H键都是共价键，故答案为：共价键、配位键；

（4）每个氢键为1个水分子提供 ，故1mol冰中含有2mol氢键，令氢键的具有的能量为E kJ·mol－1，则：2E kJ·mol－1+11kJ·mol－1=51kJ·mol－1，解得E=20；由于氢键具有方向性，水结冰时分子间距增大，晶体内部有很大的间隙，故冰的密度小于水，故答案为：20；氢键具有方向性，水结冰时分子间距增大，晶体内部有很大的间隙。