Question

【題目】【化學-選修3：物質結構與性質】

南京理工大學化工學院胡炳成教授團隊于2017年1月成功合成世界首個全氮陰離子鹽，使氮原子簇化合物的研究又有了新的突破。請根據材料回答以下問題：

（1）N、O、F三種元素的第一電離能由大到小的順序為____（填元素符號）；與N2互為等電子體的全氧離子化學式為_______；具有空間網狀結構的高聚氮結構如圖一所示，則N70的沸點_____（填“>”、“<”或“=”）高聚氮的沸點，原因是_________________；N70和高聚氮屬于_____（選填序號）。

A.同素異形體 B．同分異構體 C．同位素 D．同系物

（2）疊氮化物是研究較早的含全氮陰離子的化合物，如：氫疊氮酸（HN3）、疊氮化鈉（NaN3） 等。疊氮化物能形成多種配合物，在[Co(N3)(NH3)5]SO4，其中鈷顯____價，它的配體是____，SO42-的立體構型為___________。

（3）HN3是一種全氮陰離子酸，可由肼（N2H4）被HNO2氧化制得。下列說法正確的是____。

A．酸性：HNO2>HNO2

B. N2H4分子中N原子均采取sp3雜化

C. NaN3的晶格能小于KN3的晶格能

D．上述生成氫疊氮酸的化學方程式為N2H4+HNO2=2H2O+HN3

（4）N8是一種由全氮陽離子和全氮陰離子構成的特殊物質，已知陽離子由5個氮原子排列成V 形，每個氮原子均達到八電子穩(wěn)定結構，則陽離子的電子式為_______。

（5）一種氮鐵化合物的結構如圖二所示，若圖中六棱柱的體積為Vcm3, 用NA表示阿伏加德羅常數的值，則該晶體的密度為______。

Answer 1

【答案】 F>N>O O22+ < N70是分子晶體，高聚氮是原子晶體 A +3 N3-、NH3 正四面體； BD

【解析】(1)N、O、F三種元素均為第二周期元素，通常第一電離能隨核電荷數增大呈遞增的趨勢，但N的3p軌道為半充滿結構相對穩(wěn)定，則三種元素第一電離能由大到小的順序為F>N>O；等電子體應具有相同的原子數目且價電子數相等，則與N2互為等電子體的全氧離子化學式為O22+ ；N70是分子晶體，而高聚氮為原子晶體，則高聚氮的沸點>N70的沸點；N70和高聚氮均為氮元素的不同單質，兩者屬于同素異形體；

(2)配合物Co[(N3)(NH3)5]SO4中存在SO42-、N3-、NH3，根據正負化合價代數和為0，可知Co為+3價，其中Co的配體為N3-、NH3，硫酸根中心原子的價層電子對為：孤對電子數=0，成鍵電子對數4，所以為正四面體結構，中心原子為sp3雜化；

(3)A．HNO2為弱酸，而HNO3是強酸，故A錯誤；B．N2H4中氮原子最外層有5個電子，形成三對共用電子對，另外還有一對孤電子對，氮原子采用的都是sp3雜化，故B正確；C.NaN3與KN3結構類似，Na+半徑小于K+，所以NaN3的晶格能比KN3大，故C錯誤；D．肼(N2H4)被HNO2氧化得氫疊氮酸，此反應的化學方程式為N2H4+HNO2=2H2O+HN3，故D正確；答案為BD；

(4)全氮陽離子由5個氮原子排列成V 形，每個氮原子均達到八電子穩(wěn)定結構，可知陽離子的電子式為；

(5)該晶體中Fe的原子個數為12×+2×+3=6，N原子數為2，則1mol晶胞的質量為(56×6+14×2)g=364g，則該晶體的密度為=。