Question

【题目】科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出组成为N4H4（SO4）2的物质，经测定，该物质易溶于水，在水中以SO42-和N4H44+两种离子形式存在，植物的根系极易吸收N4H44+，但它遇到碱时，会生成一种形似白磷的N4分子，N4分子不能被植物吸收。

请回答下列问题：

（1）下列相关说法中，正确的是________(填序号)。

a.N4是N2的同分异构体

b.1 mol N4分解生成N2，形成了4 molπ键

c.白磷的沸点比N4高，是因为P-P键键能比N-N键能大

d.白磷的化学性质比N2活泼，说明P的非金属性比N强

（2）已知白磷、NH4+ 、N4H44+的空间构型均为四面体结构，参照NH4+和白磷的结构式，画出N4H44+的结构式（配位键用表示）________________；

（3）在叶绿素结构示意图上标出N与Mg元素之间的配位键和共价键（配位键用表示）_______

（4）叠氮化物是研究较早的含全氮阴离子的化合物，如：氢叠氮酸（HN3）、叠氮化钠（NaN3）等。根据等电子体理论写出N3-的电子式_____________；叠氮化物能形成多种配合物，在[Co(N3)(NH3)5]SO4，其中钴显____价，它的配体是 ________________，写一种与SO42-等电子体的分子 ________________。

（5）六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为_______，其结构与石墨相似却不导电，原因是_______________________________________。

Answer 1

【答案】b+3N3-、NH3CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4等合理答案即可3:1立方氮化硼晶体内无自由移动的电子

【解析】

本题为新情景题，主要考查我们灵活运用所学基础知识，分析解答新问题的能力。

(1)由题意可知，N4与N2是由氮元素组成的两种不同的单质，二者互为同素异形体；一个N2中含有2个π键；结构相似的分子晶体，相对分子量越大，熔沸点越高；同主族从上到下，非金属性减弱，以此解答。

(2)因为N4H44+的空间构型与P4相同，即N4H44+中的四个氮原子构成正四面体结构，每个氮原子与另外三个氮原子以共价键结合，且四个氮原子分别单方面提供共用电子对与H+结合，用“→”表示。

（3）镁离子为+2价，和4个氮原子作用，形成2个共价键和两个配位键。

(4) N3-和CO2是等电子体，根据CO2的电子式写出N3-的电子式；在[Co(N3)(NH3)5]SO4中，根据化合价代数和为零，可以算得钴的化合价，配位体：提供孤电子对的分子或离子；等电子体是具有相同的价电子数和原子数的分子或离子。

(5) 六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，以此解答。

(1) a．分子式相同结构不同的化合物互称同分异构体，N4与N2都是N元素的单质，属于同素异形体，故a错误；
b．一个N2中含有2个π键，1mol N4分解生成2molN2，形成了4mol π键，故b正确；
c．结构相似的分子晶体，相对分子量越大，熔沸点越高，白磷的相对分子量比N4大，与键能无关，故c错误；
d．同主族从上到下，非金属性减弱，则P的非金属性比N弱，白磷的化学性质比N2活泼，与共价键稳定性有关，故d错误；
故答案为：b；

(2) N4H44+中每个N原子与另外3个N原子形成共价键，同时与1个氢离子形成配位键，则N4H44+的结构图为；
故答案为：；

(3)由叶绿素结构示意图可知，有两个氮原子提供孤对电子，镁元素提供空轨道，形成两个配位键，另外两个氮原子和镁原子形成共价键，故答案为：；

（4）N3-和CO2是等电子体，根据CO2的电子式写出N3-的电子式为；在[Co（N3）（NH3）5]SO4中，根据化合价代数和为零，设钴的化合价为+x，则+x+（-1）+（-2）=0，解得x=+3价，它的配体是N3-、NH3；SO42-中含有32个价电子和5个原子，其等电子体的分子可以为CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4等；

故答案为：；+3；N3-、NH3；CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4等；

（5）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为3：1，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，所以不导电，
故答案为：3：1；立方氮化硼晶体内无自由移动的电子。