Question

【題目】N、Fe是兩種重要的元素，其單質(zhì)及化合物在諸多領域中都有廣泛的應用。

(1)基態(tài)N原子最高能級的電子云輪廓圖形狀是__________，其核外有______種不同運動狀態(tài)的電子。

(2)第一電離能N_____O（填“＞”“＜”或“＝”），其原因是_______________________。

(3)在高壓下氮氣會發(fā)生聚合得到高聚氮。晶體中每個氮原子與另外三個氮原子結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。高聚氮的晶體類型是__________，氮原子的雜化軌道類型為__________。

(4)六方氮化硼（BN）與石墨晶體結(jié)構(gòu)類似，硼原子和氮原子交替相連，但石墨可以導電而六方BN卻不能導電，其原因是_____________________________。

(5)疊氮酸（HN3）在生產(chǎn)生活中有著重要應用。疊氮酸（HN3）可用HNO2氧化肼（N2H4）制得，化學方程式是N2H4 + HNO2＝HN3 + 2H2O。下列敘述錯誤的是_________。

A．HN3和N2H4都是由極性鍵和非極性鍵構(gòu)成的非極性分子

B．NaN3的晶格能大于KN3的晶格能

C．HN3分子中四個原子可能在一條直線上

D．疊氮酸（HN3）和水能形成分子間氫鍵

(6)某種離子型鐵的氧化物晶胞如圖所示，它由A、B方塊組成。則該化合物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的個數(shù)比是__________（填最簡整數(shù)比）；已知該晶體的晶胞參數(shù)為a nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度是_______ gcm－3（用含a和NA的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】紡錘形（或啞鈴形） 7 ＞ N原子的2p軌道為較穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu)，而O原子失去一個電子后，2p軌道變?yōu)檩^穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu)，所以N原子的第一電離能大于O原子 原子晶體 sp3 BN中N原子電負性大，使N原子2p軌道上的電子對被定域在N原子上，不能自由移動，因此不導電 AC 1∶2∶4

【解析】

（1）N原子核電荷數(shù)為7，基態(tài)N 原子最高能級為2p能級；

（2）N原子的p軌道為半充滿比較穩(wěn)定，氮原子比氧原子難以失去電子；

（3）晶體中每個氮原子與另外三個氮原子結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由此判斷晶體類型；每個N原子含有一個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷氮原子的雜化軌道類型；

（4）因為氮的電負性較大，相互平行且重疊p軌道（或大π鍵）上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由移動；

（5）A．HN3、N2H4中既有極性共價鍵，也有非極性共價鍵；B．NaN3和KN3為結(jié)構(gòu)相似的離子晶體，Na+與K+電荷相同，Na+半徑小于K+，半徑越小，晶格能越大；C．HN3中N3-為直線結(jié)構(gòu)，與H相連的N為sp2雜化；D．HN3中也存在電負性較大的N；

（6）Fe2+離子處于晶胞的頂點、面心以及A位置立方體的體心。O2-位于A、B小立方體的內(nèi)部，每個小立方體內(nèi)部各有4個。Fe3+離子處于晶胞B位置小立方體內(nèi)部，均攤法計算晶胞中Fe2+、Fe3+、O2-的個數(shù)，計算晶胞質(zhì)量，結(jié)合晶體質(zhì)量=晶胞密度×晶胞體積計算晶胞密度。

（1）氮是7號元素，處于第二周期VA族，核外電子排布式為1s22s22p3，最高價能級為2p，電子云形狀為啞鈴形；核外7個電子運動狀態(tài)均不同，即有7種不同運動狀態(tài)的電子。

（2）O原子的價電子排布為2s22p4，N原子的價電子排布為2s22p3，p軌道為半充滿比較穩(wěn)定，氮原子比氧原子難以失去電子，故氮元素的第一電離能大于氧元素的；

（3）晶體中每個氮原子與另外三個氮原子結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，則此晶體為原子晶體；每個N形成3個N-N鍵，還含有1對孤電子對，雜化軌道數(shù)目為4，N原子雜化方式為sp3；

（4）因為氮的電負性較大，相互平行且重疊p軌道（或大π鍵）上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由移動，所以六方BN無法導電；

（5）A．HN3、N2H4中既有極性共價鍵，也有非極性共價鍵，但是前者是極性分子，后者是非極性分子，故A錯誤；B．NaN3和KN3為結(jié)構(gòu)相似的離子晶體，Na+與K+電荷相同，Na+半徑小于K+，半徑越小，晶格能越大，則NaN3的晶格能大于KN3的晶格能，故B正確；C．HN3中N3-為直線結(jié)構(gòu)，與H相連的N為sp2雜化，所以四個原子不可能在同一直線上，故C錯誤；D．HN3中也存在電負性較大的N，和水能形成分子間氫鍵，故D正確；故答案為AC；

（6）Fe2+離子處于晶胞的頂點、面心以及A位置立方體的體心。O2-位于A、B小立方體的內(nèi)部，每個小立方體內(nèi)部各有4個。Fe3+離子處于晶胞B位置小立方體內(nèi)部，晶胞中Fe2+離子數(shù)目=4+8×+6×=8、Fe3+離子數(shù)目=4×4=16，O2-離子數(shù)目=4×8=32，故Fe2+、Fe3+、O2-的個數(shù)比為8:16:32=1:2:4，Fe、O原子數(shù)目之比=24:32=3:4，故氧化物化學式為Fe3O4，晶胞相當于有8個“Fe3O4“，晶胞質(zhì)量=8×g，晶胞參數(shù)為a nm，則：8×g=ρgcm－3×（a×10-7 cm）3，解得ρ=gcm－3。