Question

【題目】氮及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問題：

（1）在基態16N中，其s能電子云形狀是_____形的，其p能級軌道上存在______個自旋方向相同的電子；CN-中共價鍵的類型有______。

（2）堿性肥料氰氮化鈣（CaCN2）的組成元素第一電離能最小的是_______（填名稱）。

（3）化合物（CH3）3N能溶于水，其原因是_______________，（CH3）3N與鹽酸反應生成[（CH3）3NH]+，該過程新生成的化學鍵類型為__________________.。

（4）陽離子[（CH3）3NH]+和陰離子A可按個數比4：1組成化合物，陰離子A的結構如圖1所示，則S原子的雜化軌道類型是______，陰離子A的化學式為______。

（5）立方氮化硼的晶胞如圖2所示（白球為氮原子，黑球為硼原子），則硼原子的配位數為______；若晶胞邊長為acm，則立方氮化硼的密度是______g·cm-3（只要求列算式，阿伏伽德羅常數用NA表示）。

Answer 1

【答案】球3α鍵π鍵鈣（CH3）3N為極性分子且能與水分子形成氫鍵配位鍵sp3（2分） [Ge4Sp]4-4

【解析】（1）在基態16N的電子排布式為1s22s22p3，軌道表達式為；其s能電子云形狀均為球形的，其p能級軌道上存在3個自旋方向相同的電子；CN-中存在碳氮三鍵，則有1個 α鍵和2個π鍵；

（2）Ca為金屬，C、N為非金屬性，故Ca的第一電離能最小；；
（3）極性分子（CH3）3N和水之間形成氫鍵，所以溶解性增強，且二者均為極性分子，相似相溶，化合物（CH3）3N與鹽酸反應生成[（CH3）3NH]+，氫離子含有空軌道，N原子含有孤對電子，該過程新生成的化學鍵為氮與質子氫離子形成配位鍵；
（4）陽離子[（CH3）3NH]+和陰離子A可按個數比4：1組成化合物，陰離子A中含有4個Ge和10個S，結合電中性可知陰離子為[Ge4S10]4-，結構中6個S原子形成2個共價鍵，還含有2個孤對電子，其中4個S只形成一個共價鍵，則還要得到一個電子才能形成8電子穩定結構，含有3對孤電子對，雜化軌道數目均為4，屬于sp3雜化；

（5）B原子與周圍的4個N原子形成正四面體結構，B原子的配位素為4；若晶胞邊長為acm，晶胞的體積為(acm)3，晶胞中P原子為8×+6×=4，N原子為4，則晶胞中含有4個BN，NA個晶胞的質量為4×25g=100g；晶胞的密度為=g/cm3。