Question

【題目】【化學—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】含氮化合物在生活中應(yīng)用十分廣泛。神州飛船外殼使用了氮化硅新型陶瓷結(jié)構(gòu)材料，該材料硬度大、耐磨損。可用石英與焦炭在1400~1450℃的氮氣氣氛下合成氮化硅，同時生成一種與氮氣結(jié)構(gòu)相似的氣態(tài)分子。

（1）寫出上述反應(yīng)的化學方程式____________________________________。反應(yīng)原料中涉及的元素電負性由大到小的排列順序為________________________________。

（2）基態(tài)氮原子中的原子軌道形狀有 _______________種。

（3）某同學畫出了硅原子基態(tài)的核外電子排布圖如下圖，該電子排布違背了 原理。

（4）氮化硅有多種型體，其中β-氮化硅層狀結(jié)構(gòu)模型如圖，以圖中所示的平行四邊形為基本重復(fù)單元無限伸展，則該基本單元中含氮原子______個，硅原子______個。

（5）含氮的有機化合物氨基乙酸H2NCH2COOH中的碳 原子雜化方式有____________，σ與π鍵的個數(shù)比為_______________。

（6）氨分子是一種常見的配體。Cu2+離子在水溶液中以 [Cu （H2O）4]2+形式存在，向含Cu 2+離子的溶液中加入足量氨水，可生成更穩(wěn)定的[Cu（NH3）4]2+離子，其原因是 。某配合物的化學式為 CoCl3·4NH3， 內(nèi)界為正八面體構(gòu)型配離子。0.1 mol該化合物溶于水中，加入過量 AgNO3，有14.35g 白色沉淀生成。則它的中心離子價電子排布式為____________，內(nèi)界可能的結(jié)構(gòu)有__________種。

Answer 1

【答案】（1）3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO O>N>C> Si （2） 2 （3）泡利不相容

（4）8 6 （5）sp2,sp3 9:1 （6） N元素電負性更小，更易給出孤對電子形成配位鍵； 3d6 2

【解析】

試題分析：（1）用石英與焦炭在1400～1450℃的氮氣氣氛下合成氮化硅，同時生成一種與氮氣結(jié)構(gòu)相似的氣態(tài)分子，根據(jù)原子守恒以及氮氣的結(jié)構(gòu)可知該氣態(tài)分子應(yīng)該是CO，所以上述反應(yīng)的化學方程式為3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。反應(yīng)原料中涉及的元素有C、N、O、Si，非金屬性越強電負性越大，因此電負性由大到小的排列順序為O>N>C>Si。

（2）基態(tài)氮原子核外電子排布為1s22s22p3，所以原子中的原子軌道形狀有2種。

（3）同一個軌道中電子的運動方向相同，所以該電子排布違背了泡利不相容原理。

（4）根據(jù)模型可知Si原子全部在平行四邊形中，共計是6個；N原子個數(shù)是4＋8×1/2＝8。

（5）含氮的有機化合物氨基乙酸H2NCH2COOH中羧基的碳原子雜化方式為sp2雜化，飽和碳原子為sp3雜化；單鍵都是σ鍵，雙鍵含有一個σ鍵和1個π鍵，因此σ與π鍵的個數(shù)比為9:1。

（6）由于N元素電負性更小，更易給出孤對電子形成配位鍵，所以可生成更穩(wěn)定的[Cu（NH3）4]2+離子；

0.1 mol該化合物溶于水中，加入過量 AgNO3，有14.35g白色沉淀生成，即氯化銀的物質(zhì)的量是14.35g÷143.5g/mol＝0.1mol，這說明氯離子有2個是配體，另外還有4個氨氣分子是配體。由于內(nèi)界為正八面體構(gòu)型配離子，所以內(nèi)界可能的結(jié)構(gòu)有兩種；其中中心離子Co3＋的價電子排布式為3d6。