Question

氨是重要的化工原料，用途广泛。

（1）合成氨工厂常用醋酸二氨合铜（由[Cu(NH₃)₂]⁺ 和CH₃COO^-构成）溶液吸收对氨合成催化剂有毒害的CO气体。

①醋酸二氨合铜所含的元素中，第一电离能最大的是____________。

②醋酸二氨合铜所含元素的单质，所属的晶体类型有________(填序号)。

a.离子晶体    b.分子晶体    c.原子晶体   d.金属晶体

③第4周期中，基态原子与基态Cu原子未成对电子数目相同的元素有____种(不含Cu)。

④铜单质为面心立方晶体，其晶胞边长a nm。列式表示铜单质的密度_____ g·cm^-3。

(2)BF₃气体与NH₃相遇立即生成一种白色晶体：BF₃+NH₃＝F₃B—NH₃。

①晶体F₃B—NH₃中，B原子的杂化轨道类型为 ______________。

②写出两种与BF₃具有相同空间构型的阴离子_____________。

(3)NH₃可用于合成尿素、硫酸铵等氮肥。某化肥厂从生产的硫酸铵中检出一种组成为N₄H₄(SO₄)₂的物质。该物质在水溶液中以SO₄^2-和N₄H₄⁴⁺两种正四面体构型的离子存在。N₄H₄⁴⁺遇碱生成一种形似白磷的N₄分子。

①下列相关说法中，正确的是_____________(填序号)。

a.N₄是N₂的同分异构体

b.1 mol N₄分解生成N₂，形成了4 molπ键

c.白磷的沸点比N₄高，是因为P—P键键能比N—N键大

d.白磷的化学性质比N₂活泼，说明P的非金属性比N强

②画出N₄H₄⁴⁺的结构(标明其中的配位键)___________。

Answer

氮 b、c、d 4 或 sp3 CO32-（NO3-） b

【解析】（1）①非金属性越强，第一电离能越大，但是最外层电子排布处于全满或半满状态时较稳定，不易失电子，第一电离能较大，醋酸二氨合铜所含的元素有Cu、O、C、H、N，由于N原子的最外层排布为半满状态，第一电离能较大，所以第一电离能最大的是N；
②醋酸二氨合铜所含元素组成的单质，有铜属于金属晶体、金刚石属于原子晶体、氧气和氢气属于分子晶体；故答案为b、c、d；
③Cu的外围电子排布为3d104s1，只有1个未成对电子，第4周期元素中，基态原子含有一个未成对电子的元素有，K、Sc、GaBr，共有4种元素；
④该晶胞中铜原子个数=8×+6×=4，晶胞边长a=a nm=a×10-7cm，晶胞体积=（a×10-7cm）3，密度ρ=；
（2）①晶体F3B-NH3中，B原子的价层电子对数为4，则杂化类型为sp3杂化；
②BF3中B的价层电子对数为3+=3，没有孤电子对，分子的空间构型为正三角形，CO32-中碳原子价层电子对个数=3+（4+2-3×2）=3，且不含孤电子对，所以C原子采用sp2杂化，空间构型为平面三角形，NO3- 中N原子形成3个σ键，孤对电子数=，中心原子为sp2杂化，立体构型为平面三角形；
（3）①a．分子式相同结构不同的化合物互称同分异构体，N4与N2都是N元素的单质，属于同素异形体，故a错误；b．一个N2中含有2个 π键，1mol N4 分解生成2molN2，形成了4mol π键，故b正确；c．结构相似的分子晶体，相对分子量越大，熔沸点越高，白磷的相对分子量比N4大，与键能无关，故c错误；d．同主族从上到下，非金属性减弱，则P的非金属性比N弱，白磷的化学性质比N2活泼，与共价键稳定性有关，故d错误；故答案为b；
②N4H44+中每个N原子与另外3个N原子形成共价键，同时与1个氢离子形成配位键，则N4H44+的结构图为。

点睛：把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键，根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数．根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化；中心原子的杂化类型为sp2，说明该分子中心原子的价层电子对个数是3，无孤电子对数，空间构型是平面三角形。