Question

【题目】氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：

（1）基态氮原子的价电子排布式是_________________。

（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。

（3）肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被－NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。

①NH3分子的空间构型是_______________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。

②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) △H=－1038.7kJ·mol－1，若该反应中有4mol N－H键断裂，则形成的π键有________mol。

③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在__________(填标号)

a. 离子键 b. 共价键 c. 配位键 d. 范德华力

（4）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_________（填标号）。

a. CF4 b. CH4 c. NH4＋ d. H2O

Answer 1

【答案】 2s22p3 C <O< N 三角锥形 sp3 π键有3mol d c

【解析】（1）N原子核外有7个电子，其基态原子的价电子排布式：2s22p3；

（2）同周期元素从左到右元素的第一电离逐渐增大趋势 ，因为基态氮原子价电子层p轨道处于半充满状态，所以其第一电离能大于氧原子，C、N、O三种元素第一电离能从小到大的顺序是：C

（3）①NH3分子中N原子形成3个键，且有1个孤电子对，则为三角锥形；由于N2H4分子中N原子所形成共价键的数目与NH3相同，故其原子轨道的杂化类型与NH3中的N原子一样，也是sp3杂化；②N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，若该反应中有4molN-H键断裂，即有1 mol N2H4参加反应生成1.5 mol N2，由于1molN2中有1mol键，所有形成键的物质的量为21.5 mol=3 mol；③肼与硫酸反应的离子方程式为N2H4+2H+═N2H62+，N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，N2H62+中的化学键是共价键与配位键，N2H62+与SO42-之间是离子键，不存在范德华力；

（4）氢键的形成条件及成键元素(N、O、F、H)，本题中嵌入某微粒分别与4个N原子形成4个氢键，由成键元素及数目可以知道为NH4+，答案选c。