Question

5．氮元素可形成多種金屬氮化物，如氮化鈉（Na₃N）、氮化鎂（Mg₃N₂）和疊氮化鈉（NaN₃）等．
（1）下列說法正確的是B．
A．氮元素的電負性較大，因此常溫下氮氣很穩(wěn)定
B．第一電離能：N＞O＞Mg＞Na
C．NH₃分子間有氫鍵，因此熱穩(wěn)定性NH₃強于PH₃
D．Mg₃N₂與NaN₃結(jié)構(gòu)類似，與水作用可產(chǎn)生NH₃
（2）氮化鎂是離子化合物，與水作用可產(chǎn)生NH₃．
①寫出氮離子的核外電子排布式：1s²2s²2p⁶；
②Mg₃N₂與足量鹽酸充分反應(yīng)后，含氮的產(chǎn)物1mol中，含共價鍵4mol；
（3）疊氮化鈉（NaN₃）受到撞擊可分解產(chǎn)生大量的N₂，可應(yīng)用于汽車的安全氣囊，制取疊氮化鈉的方法如下：
Ⅰ．金屬鈉與液態(tài)氨反應(yīng)得NaNH₂；
Ⅱ．NaNH₂和N₂O按物質(zhì)的量之比為2：1反應(yīng)可生成NaN₃，NaOH和一種氣體X．
①X的等電子體有多種，寫出一種屬于陽離子的等電子體：H₃O⁺；
②NH${\;}_{2}^{-}$ 中氮原子的雜化方式為sp³，NH${\;}_{2}^{-}$ 的立體構(gòu)型是V形；
③NH${\;}_{2}^{-}$和NH₃中，鍵角∠HNH的大�。篘H${\;}_{2}^{-}$小于（填“大于”“小于”或“等于“）NH₃．
（4）金屬鈉的晶胞為提心立方堆積，其晶胞示意圖如圖所示：
①該晶胞中鈉原子的配位數(shù)為8；
②實驗測得鈉的密度為ρg/cm³，用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，則鈉原子的半徑為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{46}{ρ{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 （1）A．氮氣分子中含有氮氮三鍵，鍵能較大，性質(zhì)穩(wěn)定；
B．ⅡA族最外層s能級為全滿穩(wěn)定狀態(tài)、ⅤA族最外層的p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，非金屬性越強第一電離能越大；
C．氮元素非金屬性強于P的，氨氣的熱穩(wěn)定性較強；
D．Mg₃N₂與NaN₃結(jié)構(gòu)不同，NaN₃與水作用生成NaOH與HN₃；
（2）①氮離子核外電子數(shù)為10，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
②Mg₃N₂與足量鹽酸充分反應(yīng)生成MgCl₂與NH₄Cl；
（3）①NaNH₂與N₂O按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)可生成NaN₃、NaOH和氣體X，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)方程式為：2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+NH₃，則X為NH₃，原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微粒互為等電子體；
②NH₂^-中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5+1-1×2}{2}$=2、價層電子對數(shù)=2+2=4；
③孤對電子之間排斥力＞孤對電子與成鍵電對子之間排斥力＞成鍵電子對之間排斥力；
（4）①體心鈉原子周圍有8個Na原子，其配位數(shù)為8；
②設(shè)鈉原子半徑為r，則晶胞體對角線長為4r，則晶胞棱長為$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4r，根據(jù)均攤法計算晶胞中Na原子數(shù)目，再計算晶胞質(zhì)量，根據(jù)m=ρV進行計算．

解答 解：（1）A．氮氣常溫下很穩(wěn)定，是因為分子中含有氮氮三鍵，鍵能較大，與N元素電負性無關(guān)，故A錯誤；
B．Mg元素原子3s能級為全滿穩(wěn)定狀態(tài)、N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，非金屬性越強第一電離能越大，故第一電離能N＞O＞Mg＞Na，故B正確；
C．氫鍵影響物理性質(zhì)，由于氮元素非金屬性強于P的，氨氣的熱穩(wěn)定性較強，與氫鍵無關(guān)，故C錯誤；
D．Mg₃N₂由鎂離子與氮離子構(gòu)成，NaN₃由鈉離子與疊氮離子構(gòu)成，二者結(jié)構(gòu)不同，且NaN₃與水作用生成NaOH與HN₃，故D錯誤，
故選：B；
（2）①氮離子核外電子數(shù)為10，根據(jù)能量最低原理，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶，
故答案為：1s²2s²2p⁶；
②Mg₃N₂與足量鹽酸充分反應(yīng)生成MgCl₂與NH₄Cl，1mol氯化銨中含有4mol共價鍵，
故答案為：4；
（3）①NaNH₂與N₂O按物質(zhì)的量2：1反應(yīng)可生成NaN₃、NaOH和氣體X，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)方程式為：2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+NH₃，則X為NH₃，原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微粒互為等電子體，NH₃的一種屬于陽離子的等電子體：H₃O⁺，
故答案為：H₃O⁺；
②NH₂^-中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5+1-1×2}{2}$=2、價層電子對數(shù)=2+2=4，雜化軌道數(shù)目為4，N原子采取sp³雜化，其空間構(gòu)型為V形，
故答案為：sp³；V形；
③孤對電子與成鍵電子間的斥力大于成鍵電子與成鍵電子間的斥力，NH₂^-中N原子孤對電子數(shù)為2，NH₃中N原子孤對電子數(shù)為1，孤對電子數(shù)前者多，所以前者鍵角小，
故答案為：小于；
（4）①體心鈉原子周圍有8個Na原子，其配位數(shù)為8，故答案為：8；
②設(shè)鈉原子半徑為r，則晶胞體對角線長為4r，則晶胞棱長為$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4r，晶胞中Na原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，
晶胞質(zhì)量為$\frac{2×23}{{N}_{A}}$g，則$\frac{2×23}{{N}_{A}}$g=（$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4r）³×ρg/cm³，解得r=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{46}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{46}{ρ{N}_{A}}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及電離能、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、核外電子排布、氫鍵、等電子體、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、價層電子對互斥理論、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，知識點較多，綜合性較強，是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識的考查，注意同周期第一電離能異常情況，題目難度中等．