Question

【化學一選修3物質結構與性質】
N和B元素在化學中有很重要的地位．
（1）寫出與N元素同主族的As元素的基態原子核外電子排布式

 

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從原子結構的角度分析B、N和O元素的第一電離能由大到小的順序為

 

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（2）N元素與B元素的氟化物化學式相似，均為AB₃型，但分子的空間結構有很大不同，其原因是

 

，其中BF₃的分子構型為

 

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（3）立方氮化硼可利用人工方法在高溫高壓條件下合成，其硬度僅次于金剛石而遠遠高于其它材料，因此它與金剛石統稱為超硬材料．BN的晶體結構與金剛石相似，其中B原子的雜化方式為

 

，微粒間存在的作用力是

 

．
（4）NaN₃是抗禽流感藥物“達菲”合成過程中的中間活性物質，NaN₃也可用于汽車的保護氣囊．3mol NaN₃受撞擊會生成4mol N₂氣體和一種離子化合物A．
①請寫出上述NaN₃撞擊反應的化學方程式

 

．
②根據電子云的重疊方式判斷：N₂分子中存在的σ鍵和π鍵數目之比為

 

：

 

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Answer 1

分析：（1）N元素屬于第VA族元素，則As是第VA族元素，其最外層s能級、p能級上分別含有2、3個電子，As是35號元素，其原子核外有35個電子，根據構造原理書寫其基態原子核外電子排布式；
同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素；
（2）N元素與B元素的氟化物化學式相似，均為AB₃型，但N元素的氟化物中氮原子含有孤電子對，B元素的氟化物中B元素不含孤電子對，導致其空間構型不同；根據價層電子對互斥理論確定BF₃的分子空間構型；
（3）BN的硬度較大，所以BN是原子晶體，根據金剛石的結構確定BN中B原子的雜化方式；原子晶體中含有共價鍵；
（4）①根據原子守恒確定離子化合物A，再根據反應物、生成物書寫反應方程式；
②共價單鍵為σ，共價三鍵中含有一個σ鍵和2個π鍵．

解答：解：（1）N元素屬于第VA族元素，則As是第VA族元素，其最外層s能級、p能級上分別含有2、3個電子，As是35號元素，其原子核外有35個電子，根據構造原理知其基態原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p³或[Ar]3d¹⁰4s²4p³，
同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素，所以三種元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞B，
故答案為：1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p³或[Ar]3d¹⁰4s²4p³；N＞O＞B；
（2）N元素與B元素的氟化物化學式相似，均為AB₃型，但N元素的氟化物中氮原子含有孤電子對，B元素的氟化物中B元素不含孤電子對，所以N原子和B原子采用的雜化方式不同，導致其空間構型不同；BF₃中B原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以BF₃為平面三角形構型，
故答案為：N原子和B原子采用不同的雜化方式；平面三角形；
（3）BN的硬度較大，所以BN是原子晶體，根據金剛石的結構知BN中B原子的雜化方式為sp³，原子晶體中只含有共價鍵，故答案為：sp³；共價鍵；
（4）①3mol NaN₃受撞擊會生成4mol N₂氣體和一種離子化合物A，根據原子守恒確定離子化合物A的化學式為Na₃N，根據反應物、生成物知，
該反應方程式為：3 NaN₃=4N₂+Na₃N，
故答案為：3 NaN₃=4N₂+Na₃N；
②共價單鍵為σ，共價三鍵中含有一個σ鍵和2個π鍵，氮氣分子的結構式為N≡N，所以一個氮氣分子中含有1個σ鍵和2個π鍵，則N₂分子中存在的σ鍵和π鍵數目之比為1：2，故答案為：1：2．

點評：本題考查較綜合，涉及化學鍵的判斷、核外電子排布式的書寫、化學式的確定等知識點，會利用知識遷移的方法分析BN中B原子雜化方式，難度中等．