Question

14．H、C、N、O、都屬于自然界中常見非金屬元素．
（1）O、C、N三種元素的第一電離能由小到大順序是C O N；NH₄⁺中氮原子軌道的雜化類型為sp³雜化．
（2）CO、N₂的結構可表示為：C≡O、N≡N兩者的鍵能數(shù)據(jù)：（單位kJ/mol）

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

結合數(shù)據(jù)說明CO比N₂活潑的原因CO的第一個π鍵的鍵能為273kJ/mol，N₂中的第一個π鍵的鍵能為523.3kJ/mol，所以CO的第一個鍵比N₂更容易斷裂．
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）和三甲胺[N（CH₃）₃]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點高的多，原因是乙二胺分子間可以形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵．
（4）C、N元素形成的新材料具有如右圖所示結構，該晶體硬度將超過目前世界上最硬的金剛石，成為首屈一指的超硬新材料．該物質的化學式為：C₃N₄．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構型；
（2）根據(jù)斷裂三鍵中的中的一個π鍵消耗的能量判斷；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之間可以形成氫鍵，但三甲胺[N（CH₃）₃]分子之間不能形成氫鍵；
（4）利用均攤法確定其化學式．

解答 解：（1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，所以C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為：N＞O＞C；
NH₄⁺中氮原子含有4個共價鍵，所以其軌道的雜化類是sp³雜化；
故答案為：N＞O＞C；sp³雜化；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，斷裂C≡O中的一個π鍵消耗的能量是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol，斷裂N≡N中的一個π鍵消耗的能量是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol，斷裂一個π鍵CO比N₂更容易，所以CO更活潑．
故答案為：CO的第一個π鍵的鍵能為273kJ/mol，N₂中的第一個π鍵的鍵能為523.3kJ/mol，所以CO的第一個鍵比N₂更容易斷裂；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之間可以形成氫鍵，三甲胺[N（CH₃）₃]分子之間不能形成氫鍵，故乙二胺的沸點較高．
故答案為：乙二胺分子間可以形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵；
（4）該晶胞中含有碳原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{2}$=3，N原子個數(shù)為4，所以其化學式為C₃N₄，故答案為：C₃N₄．

點評 本題考查物質與結構知識，涉及化學式的確定、氫鍵、電離能、原子雜化方式等知識點，這些都是高考熱點，利用價層電子對互斥理論來確定微粒的空間構型及原子的雜化方式，難度中等．