Question

【題目】氮的單質及一些化合物在工農業生產等領域有重要作用，回答下列問題

(1)N原子核外有________不同運動狀態的電子。基態N原子中，能量最高的電子所占據的原子軌道形狀為_____________________；

(2)N與同一周期中左右相鄰的兩種元素原子的第一電離能大小關系為______________(填元素名稱)，該電離能大小變化的原因為______________________________________________；

(3)經測定發現，N2O5固體由NO2+和NO3－兩種離子組成，該固體中N原子雜化類型為____________________；與NO2+互為等電子體的微粒有_______________(寫出一種)。

(4)含氮的某些配體可與Co3+配位，請判斷Co元素位于元素周期表中的____________區(填s、p、d、ds或f)，試寫出該Co元素基態原子的核外電子排布式________________________；Co3+的一種配離子[Co(N3)(NH3)5]2+中，Co3+的配位數為_______________。已知配體N3－與CO2為等電子體，判斷N3－的空間立體構型為_____________________。

(5)已知N的電負性大于Cl，NCl3能與水發生劇烈的水解反應，反應得到兩種高中常見的化學物質，則發生的化學方程式為_______________________________________________。

(6)由H、C、N、O四種元素共同組成的四原子分子具有多種不同的結構，請寫出其中兩種滿足穩定結構的鏈狀異構體的電子式____________________、______________________；

Answer 1

【答案】 7 啞鈴狀(或紡錘形) 氮＞氧＞碳 同周期元素從左到右核電荷數增大，對電子的吸引能力強，第一電離能總趨勢逐漸變大；而N原子核外電子具有半滿構型，比較穩定，第一電離能反常變大 sp、sp3 CO2、N3－、CS2、SiO2、SCN－等 d [Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2 6 直線形 NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO (符號↑不作要求) 略 略

【解析】分析：本題是物質結構的綜合題型，涉及很多知識點，正確解決此題必需掌握：（1）核外有多少電子，就有多少種運動狀態，電子所在的能層越高，能量越大；（2）在周期表中，同周期從左向右電離能逐漸增大，s2和p3軌道處于全滿和半滿狀態，第一電離能比后一種元素大，所以N﹥O；（3）等電子體是：原子個數相同，價電子數相同，空間構型相同，其中心原子的雜化類型也相同，所以NO2+與CO2是等電子體，是sp雜化，NO3－是sp2雜化；（4）Co的核電荷數是27，其核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2，屬于d區元素；配離子[Co(N3)(NH3)5]2+中， N3-和NH3是配體，所以Co3+的配位數為6；（5）NCl3中N元素化合價為-3價，Cl元素化合價為+1價，反應的 化 學 方 程 式 為NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO，（6）C、H、O、N可以形成的含4個原子的化合物有：HCNO和HOCN，其電子式：和。

詳解：（1）氮元素是7號元素，核外電子有7個，電子排布式為：1s22s22P3 ，由于有三種能級，故原子核外共有3種不同能級的電子，氮原子核外電子云有的伸展方向：s是球形的只有一種，P軌道有3種，共有3伸展方向。由于同一軌道上的兩個電子自旋方向不同，故共有7種不同運動狀態的電子。能量最高的電子所占據的原子軌道是2p軌道，p軌道的形狀為啞鈴狀(或紡錘形)，所以正確答案：7；啞鈴狀(或紡錘形)；

（2）N與同一周期中左右相鄰的兩種元素原子分別是C和O，N、O、C三種元素是同周期元素，隨原子序數的增多，原子核對電子的吸引力增強，第一電離能逐漸增大；但N、O、C三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態，比較穩定，第一電離能反常，比同周期的氧元素要大，所以3種元素的第一電離能由大到小順序為：氮>氧>碳，正確答案：氮>氧>碳；同周期元素從左到右核電荷數增大，對電子的吸引能力強，第一電離能總趨勢逐漸變大；而N原子核外電子具有半滿構型，比較穩定，第一電離能反常變大；

（3）NO2+(硝酰陽離子)價電子對是2對，與CO2是等電子體，幾何構型是呈直線型，陽離子中氮的雜化軌道類型為sp雜化，NO3-(硝酸根離子)價電子對數是3對，陰離子構型為平面正三角形，所以 氮的雜化軌道類型為sp2雜化；等電子體是：原子個數相同，價電子數相同，NO2+原子個數是3，價電子總數是16個，與其等電子體的微粒有：CO2、N3－、CS2、SCN－等，正確答案：sp；sp2；CO2、N3－、CS2、SCN－等；

（4）Co的核電荷數是27，Co元素基態原子的核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d74s2，位于周期表中第四周期、第Ⅷ族，屬于d區元素；Co3+的一種配離子[Co(N3)(NH3)5]2+中，根據配合物的理論，N3-和NH3是配體，所以Co3+的配位數為6；配體N3－與CO2為等電子體，等電子體的結構是相同的，CO2的空間構型是直線形，所以N3－的空間立體構型為：直線形；正確答案：d； [Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2； 6；直線形 ；

（5）已 知N的 電 負 性 大 于 Cl ， NCl3中N元素化合價為-3價，Cl元素化合價為+1價，NCl3能與 水發生 劇 烈的水解 反 應，反應得到NH3和HClO，反應的 化 學 方 程 式 為Cl3 + H2O = NH3↑+ HClO，正確答案：NCl3 + H2O = NH3↑+ HClO；

（6）根據C、N、O、H的價鍵理論，C、H、O、N可以形成的含4個原子的化合物有：HCNO和HOCN，其電子式：和，正確答案：、。