Question

【题目】我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R 代表)。回答下列问题:

(1)基态N 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是______________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_______________________________。

(2)N 和O 两种元素第一电离能大小关系是N__________( 填“ >”“ <” 或“ =” )O，其原因是____________；N 和O两种元素电负性大小关系是N_______(填“ >”“ <” 或“=” )O。

(3)经X-射线衍射测得化合物R 的晶体结构，其局部结构如下图所示。

①组成化合物R 的两种阳离子中σ键的个数之比为_________；其中四核阳离子的立体构型为___________，其中心原子的杂化轨道类型是_______________________。

②分子中的大π键可用符号表示，其中m 代表参与形成的大π键原子数，n 代表参与形成的大π键电子数，如苯分了中的大π键可表示为。则N5-中的大π键应表示为___________________。

③氢键通常用X-H…···Y 表示，请表示出上图中的所有氧键:_________________。

④R的立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有Y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl 单元，如果(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的相对分子质量用M 表示，阿伏加德罗常数的值为NA，则R 晶体的密度为________g·cm-3。

Answer 1

【答案】 L 球形和哑铃形 > N原子2P能级处于半充满状态，相对稳定，失去一个电子吸收的能量较大 < 3:4(或4:3) 三角锥形 sp3 N-H···N、O-H····N、N-H···Cl

【解析】(1)基态N原子的电子排布式为1s22s22p3，核外电子占据的最高能层的符号是L，L能层中s能级电子云轮廓图形状为球形、p能级电子云轮廓图形状为哑铃形，故答案为：L；球形和哑铃形；

(2)N的2p为半充满结构，较为稳定，第一电离能：N>O；N的非金属性比O小，非金属性越强，电负性数值越大，电负性：N<O，故答案为：>； N原子2P能级处于半充满状态，相对稳定，失去一个电子吸收的能量较大；<；

(3)①根据图(b)，阳离子为H3O+和NH4+，NH4+中心原子N含有4个σ键，H3O+中心原子是O，含有3σ键，σ键的个数之比为3:4(或4:3)；其中四核阳离子为H3O+，H3O+中心原子是O，含有3σ键，孤电子对数为=1，空间构型为正四面体，价层电子对数为4，为sp3杂化，空间构型为三角锥形，故答案为：；三角锥形；sp3；

②根据图(b)N5-中键总数为5个，根据信息，N5-有6个电子可形成大π键，可用符号Π56表示，故答案为：Π56；

③根据图示，其中的氢键可表示为O-H…N、N-H…N，以及N-H···Cl，故答案为： O-H…N、N-H…N、N-H···Cl；

④R的立方晶胞参数为anm，晶胞中含有Y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，如果(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的相对分子质量用M表示，阿伏加德罗常数的值为NA，则R晶体的密度===g·cm-3，故答案为： 。