Question

【題目】新型超高能材料是國家核心軍事力量制高點的重要標志，高性能炸藥BNCP的結構如圖，回答下列問題：

（1）BNCP中Co3+的基態價層電子軌道表示式是__，Co3+的配位數是__，陰離子ClO4-的中心原子雜化類型是__。

（2）1mol配體中的σ鍵的數目是__，已知該配體是平面結構，圖中標記的N原子與O原子之間的σ鍵是由N原子的__雜化軌道與O原子的__軌道重疊形成的。

（3）比較NO2+、NO2、NO2-的鍵角大小：__，與NO2-互為等電子體的單質是___。

（4）比較、的沸點并說明理由：__。

（5）比較H2O與OF2的極性大小并說明理由：__。

（6）2018年南京理工大學胡炳成團隊合成全國首個全氮陰離子，全氮陰離子的鹽AgN5的晶體結構中：N5-采取面心立方最密堆積，Ag+填在正四面體空隙中，從晶胞上方的俯視投影圖如圖。每個晶胞中含有的N5-的數目是__。Ag+與N5-最近的距離是__(用a表示)。

Answer 1

【答案】 6 sp3 8NA sp2 2p NO2+>NO2>NO2- O3 < H2O的極性大于OF2，H2O和OF2都是V形結構，H和O的電負性的差值大于O和F之間的電負性差值，則H2O的極性更大 4 a

【解析】

(1)根據價層電子軌道排布方式寫出軌道表示式，由結構圖可知Co3+的配位數，根據價層電子對互斥理論的雜化軌道計算公式得到ClO4-的雜化方式；

(2)每兩個原子之間形成1個σ鍵，因為是平面結構，所以是N的sp2雜化軌道與O的2p軌道重疊形成σ鍵；

(3)NO2+是直線型結構，鍵角為180°，NO2和NO2-是sp2雜化V型結構，鍵角約為120°，其中NO2的N原子的其中一個雜化軌道上含一個單電子，NO2-的N原子雜化軌道上含一對電子，則排斥力更大，鍵角更小；

(4)苯環上羥基位置不同會形成不同種類的氫鍵，從而影響物質的沸點；

(5) H2O與OF2分子結構相似，比較O與H和F的電負性差值的相對大小進行判斷；

(6)由圖計算每個晶胞中含有的N5-的數目；該結構類似四方ZnS的結構，因此可以求算品胞中的離子數與陰陽離子的最近距離。

(1)Co為27號元素，Co3+核外有24個電子，基態價層軌道表示式為，由結構圖可知Co3+的配位數為6，根據價層電子對互斥理論的雜化軌道計算公式得到ClO4-的雜化方式為sp3雜化；

(2)每兩個原子之間形成1個σ鍵，由結構圖可知，1mol配體中的σ鍵有8mol，即數目為8NA，因為是平面結構，所以是N的sp2雜化軌道與O的2p軌道重疊形成σ鍵；

(3)NO2+是直線型結構，鍵角為180°，NO2和NO2-是sp2雜化V型結構，鍵角約為120°，其中NO2的N原子的其中一個雜化軌道上含一個單電子，NO2-的N原子雜化軌道上含一對電子，則排斥力更大，鍵角更小，所以三者鍵角大小關系為：NO2+>NO2>NO2-；1個NO2-有3個原子，核外有24個電子，與NO2-互為等電子體的單質是O3；

(4)存在分子內氫鍵，而存在分子間氫鍵，沸點更高；

(5)H2O的極性大于OF2，H2O和OF2都是V形結構，H和O的電負性的差值大于O和F之間的電負性差值，則H2O的極性更大；

(6)由圖計算每個晶胞中含有的N5-的數目為4+4+1=4；該結構類似四方ZnS的結構，因此可以求算品胞中的Ag+與N5-最近的距離是=a。