Question

3．氮元素可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）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分子的空間構型是三角錐形；N₂H₄分子中氮原子軌道的雜化類型是sp³．
②肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是：${N_2}{O_4}（l）+2{N_2}{H_4}（l）═3{N_2}（g）+4{H_2}O（g）\;△H=-1038.7kJ•mo{l^{-1}}$
若該反應中有4molN-H鍵斷裂，則形成的π鍵有3mol．
③肼能與硫酸反應形成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同．則N₂H₆SO₄的晶體內不存在d（填標號）
a 離子鍵     b 共價鍵    c 配位鍵    d 范德華力
（2）圖1表示某種含氮有機化合物的結構，其分子內四個氮原子分別位于正四面體的4個頂點（見圖2），分子內存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個氫鍵予以識別．

下列分子或離子中，能被該有機化合物識別的是c（填標號）．
a．CF₄ b．CH₄ c.$N{H_4}^+$   d．H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根據價層電子對互斥理論確定分子空間構型和原子的雜化方式；
②根據氮氫鍵和生成氣體、π鍵之間的關系式計算；
③根據硫酸銨晶體中存在的化學鍵判斷；
（2）能被該有機物識別即能嵌入空腔形成4個氫鍵，則要求某分子或離子是正四面體結構且能形成氫鍵，據此解題．

解答 解：（1）①NH₃分子中氮原子含有3個共價鍵和一個孤電子對，所以空間構型是三角錐形；N₂H₄分子中氮原子的加成電子對=3+1=4，含有一個孤電子對，N原子軌道的雜化類型是sp³，故答案為：三角錐形；sp³；
②若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，則有1molN₂H₄參加反應，生成氮氣1.5mol，形成的π鍵有1.5mol×2=3mol，故答案為：3；
③硫酸銨是離子化合物，硫酸銨中存在離子鍵和共價鍵，N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，所以N₂H₆SO₄的晶體內存在離子鍵和共價鍵，不含金屬鍵和范德華力，故答案為：d；
（2）要形成氫鍵，就要掌握形成氫鍵的條件：一是要有H原子，二是要電負性比較強，半徑比較小的原子比如F、O、N等構成的分子間形成的特殊的分子間作用力，符合這樣的選項就是c和d，但題中要求形成4個氫鍵，氫鍵具有飽和性，這樣只有選c，故答案為：c．

點評 本題考查較綜合，涉及空間構型的判斷、晶體中存在的化學鍵、氫鍵的成鍵特征等知識點，分子空間構型是考試熱點，注意氫鍵具有飽和性，題目難度不大，要注重基礎知識的積累．