Question

14．H、C、N、O、都属于自然界中常见非金属元素．
（1）O、C、N三种元素的第一电离能由小到大顺序是C O N；NH₄⁺中氮原子轨道的杂化类型为sp³杂化．
（2）CO、N₂的结构可表示为：C≡O、N≡N两者的键能数据：（单位kJ/mol）

	A-B	A=B	A≡B
CO	357.7	798.9	1071.9
N2	154.8	418.4	941.7

结合数据说明CO比N₂活泼的原因CO的第一个π键的键能为273kJ/mol，N₂中的第一个π键的键能为523.3kJ/mol，所以CO的第一个键比N₂更容易断裂．
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）和三甲胺[N（CH₃）₃]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键．
（4）C、N元素形成的新材料具有如右图所示结构，该晶体硬度将超过目前世界上最硬的金刚石，成为首屈一指的超硬新材料．该物质的化学式为：C₃N₄．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（2）根据断裂三键中的中的一个π键消耗的能量判断；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，但三甲胺[N（CH₃）₃]分子之间不能形成氢键；
（4）利用均摊法确定其化学式．

解答 解：（1）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞C；
NH₄⁺中氮原子含有4个共价键，所以其轨道的杂化类是sp³杂化；
故答案为：N＞O＞C；sp³杂化；
（2）根据表中数据可知，断裂C≡O中的一个π键消耗的能量是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol，断裂N≡N中的一个π键消耗的能量是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol，断裂一个π键CO比N₂更容易，所以CO更活泼．
故答案为：CO的第一个π键的键能为273kJ/mol，N₂中的第一个π键的键能为523.3kJ/mol，所以CO的第一个键比N₂更容易断裂；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，三甲胺[N（CH₃）₃]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高．
故答案为：乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键；
（4）该晶胞中含有碳原子个数=8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{2}$=3，N原子个数为4，所以其化学式为C₃N₄，故答案为：C₃N₄．

点评 本题考查物质与结构知识，涉及化学式的确定、氢键、电离能、原子杂化方式等知识点，这些都是高考热点，利用价层电子对互斥理论来确定微粒的空间构型及原子的杂化方式，难度中等．