Question

氮元素可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是

 

．
（2）N≡N的鍵能為942kJ?mol^-1，N-N單鍵的鍵能為247kJ?mol^-1．計算說明N₂中的

 

鍵更穩(wěn)定（填“π”或“σ”）．
（3）已知CN^-與N₂結構相似，推算HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為

 

；N₂與O₂²⁺互為等電子體，
O₂²⁺的電子式可表示為

 

．
（4）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一種氮的氫化物．
①NH₃分子的空間構型是

 

；N₂H₄分子結構式為

 

．
②肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是：
N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1
若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有

 

mol．

Answer 1

考點：元素電離能、電負性的含義及應用,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,判斷簡單分子或離子的構型,熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化,化學鍵與晶體結構

分析：（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（2）化學鍵鍵能越大越穩(wěn)定；
（3）CN^-與N₂結構相似，根據(jù)氮氣分子確定HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比；N₂與O₂²⁺互為等電子體，
其結構相似，根據(jù)氮氣分子電子式書寫O₂²⁺的電子式；
（4）①根據(jù)價層電子對互斥理論確定NH₃分子的空間構型；N₂H₄分子中每個N原子和兩個H原子形成兩個共價單鍵，N原子之間存在共價單鍵；
②若該反應N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1中有4molN-H鍵斷裂，說明有1mol肼參加反應，有1.5mol氮氣生成，每個氮氣分子中含有兩個π鍵，據(jù)此計算形成的π鍵的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以這三種元素第一電離能大小順序是N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
（2）氮氣分子中π鍵鍵能=

942-247

2

kJ/mol=347.5kJ/mol＞247kJ/mol，鍵能越大越穩(wěn)定，所以π鍵較穩(wěn)定，故答案為：π；
（3）CN^-與N₂結構相似，根據(jù)氮氣分子知HCN分子結構為H-C≡N，所以HCN分子中含有兩個σ鍵、兩個π鍵，
則σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1；N₂與O₂²⁺互為等電子體，其結構相似，根據(jù)氮氣分子電子式知O₂²⁺的電子式為，故答案為：1：1；；
（4）①氨氣分子中N原子價層電子對個數(shù)是4且含有一個孤電子對，所以氨氣分子為三角錐形結構，N₂H₄分子中每個N原子和兩個H原子形成兩個共價單鍵，N原子之間存在共價單鍵，所以其結構式為，故答案為：三角錐形；；  
②若該反應N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1中有4molN-H鍵斷裂，說明有1mol肼參加反應，有1.5mol氮氣生成，每個氮氣分子中含有兩個π鍵，所以形成的π鍵有3mol，
故答案為：3．

點評：本題考查較綜合，涉及等電子體、分子空間構型判斷、第一電離能變化規(guī)律等知識點，側重考查學生對基本理論運用能力，根據(jù)價層電子對互斥理論、得電子體特點、元素周期律等知識點解答，難點是O₂²⁺的電子式的書寫．