Question

7．氮元素可以形成多种分子和离子，如NH₃、N₂H₄、N₂^-、NH₄⁺、N₂H₆²⁺等．回答以下问题：
（1）N的基态原子中，有3个运动状态不同的未成对电子；
（2）某元素原子与N₃^-含有相同的电子数，其基态原子的价电子排布图是3d²4s²；
（3）NH₃、N₂H₄、NH₄⁺、N₂H₆²⁺四种微粒中，同种微粒间能形成氢键的有NH₃，N₂H₄；不能作为配位体的有NH₄⁺，N₂H₆²⁺；
（4）纯叠氮酸HN₃在常温下是一种液体，沸点较高，为308.8K，主要原因是HN₃分子间存在氢键；
（5）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．
①N₂H₄分子中氮原子的杂化类型是sp³；
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）
若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有3mol；
（6）肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄化合物类型与硫酸铵相同，则N₂H₆SO₄ 内微粒间作用力不存在d（填标号）
a．离子键      b．共价键      c．配位键      d．范德华力．

Answer 1

分析 （1）根据氮原子的轨道表示式来解答；
（2）某元素原子与N₃^-含有相同的电子数，则该元素的电子数为22，先写出基态原子的电子排布式，然后写出价电子排布式；
（3）氢键的形成原因是孤电子对与原子核之间的引力，这就要求另一个条件为原子核要小，所以一般为O，N，F原子，像NH₃有一对孤电子对，N₂H₄有两对孤电子对，所以NH₃、N₂H₄等能形成氢键，而NH₄⁺、N₂H₆²⁺ 中孤电子对都与H⁺离子共用，从而也就没有了孤电子对，没有孤电子对不能形成配位体；
（4）分子间氢键使物质的沸点升高；
（5）①根据分子中δ键数目与孤电子对数目判断；
②反应中有4mol N-H键断裂，生成1.5molN₂，根据结构式N≡N判断；
③N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，应含有配位键、离子键和共价键．

解答 解：（1）氮原子能量最低排布是：，有3个运动状态不同的未成对电子，故答案为：3；
（2）某元素原子的电子数为22，该元素基态原子的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，价电子排布式为：3d²4s²；
故答案为：3d²4s²；
（3）氢键的形成原因是孤电子对与原子核之间的引力，这就要求另一个条件为原子核要小，所以一般为O，N，F原子，像NH₃有一对孤电子对，N₂H₄有两对孤电子对．所以NH₃，N₂H₄等能形成氢键，而NH₄⁺，N₂H₆²⁺ 中孤电子对都与H⁺离子共用，从而也就没有了孤电子对；不能作为配位体的有NH₄⁺，N₂H₆²⁺，
故答案为：NH₃，N₂H₄；NH₄⁺，N₂H₆²⁺．
（4）HN₃分子间存在氢键，所以HN₃在常温下是一种液体，但沸点较高；
故答案为：HN₃分子间存在氢键；
（5）①由于N₂H₄分子中N原子形成3个δ键，且有1个孤电子对，N原子sp³杂化；
故答案为：sp³；  
②N₂O₄+2N₂H₄═3N₂+4H₂O，若该反应中有4mol N-H键断裂，即有1mol N₂H₄参加反应，生成1.5mol N₂，形成π键的物质的量为2×1.5mol=3mol；
故答案为：3；
（6）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SO₄^2-之间是离子键，不存在范德华力；
故答案为：d．

点评 本题考查考查原子结构与性质，涉及核外电子排布、杂化类型、配位键等知识，综合考查学生的分析能力和基本概念的综合运用能力，同时把氢键的来龙去脉和特点进行了彻底考查，是一道难得的好题，题目难度中等．