Question

17．氮元素可以形成多种化合物．请回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布图是2s²2p³．
（2）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．
①请用价电子层对互斥理论推测NH₃分子的空间构型是三角锥型，其中H-N-H的键角为107°18′．请根据价层电子对互斥理论解释其键角小于109°28′的原因：NH₃分子含有1个孤电子对，孤电子对影响键角．
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π 键的数目为3．
（3）比较氮的简单氢化物与同族第三、四周期元素所形成氢化物的沸点高低并说明理由：NH₃＞AsH₃＞PH₃，NH₃可形成分子间氢键，沸点最高，AsH₃相对分子质量比PH₃大，分子间作用力大，因而AsH₃比PH₃沸点高．

Answer 1

分析 （1）N原子核外有7个电子，最外层有5个电子，根据构造原理顺序其价电子排布式；
（2）①根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型；NH₃分子含有1个孤电子对，NH₃中N-H键之间的夹角为107°18′；②根据-H键与π键的关系式计算；
（3）同一主族元素中，氢化物的沸点随着相对分子质量的增大而增大，但含有氢键的氢化物的沸点较大．

解答 解：（1）氮原子的电子排布式1s²2s²2p³，其价层电子排布式为2s²2p³，
故答案为：2s²2p³；
（2）①NH₃分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以空间构型是三角锥型，平面正三角形键角应该为120°，NH₃分子含有1个孤电子对，孤电子对影响键角，其键角为107°18′，
故答案为：三角锥型；107°18′；NH₃分子含有1个孤电子对，孤电子对影响键角；
②1mol氮气分子中含有2molπ键，若该反应中有4molN-H键断裂，即有1mol肼参加反应，生成1.5mol氮气，所以形成的π键有1.5mol×2=3mol，
故答案为：3；
（3）N元素非金属性较强，对应的氢化物含有氢键，沸点较高；在同主族元素对应的氢化物中AsH₃相对分子质量比PH₃大，分子间作用力大，因而AsH₃比PH₃沸点高，则沸点大小为：NH₃＞AsH₃＞PH₃，
故答案为：NH₃＞AsH₃＞PH₃，NH₃可形成分子间氢键，沸点最高，AsH₃相对分子质量比PH₃大，分子间作用力大，因而AsH₃比PH₃沸点高．

点评 本题考查了原子结构和性质，涉及价电子排布图、分子空间结构类型的判断、原子杂化方式的判断、氢键等知识点，这些都是考试热点，要重点掌握，该题难度中等．