Question

【題目】氨和水都是常用的試劑。請回答下列問題：

（1）氮元素基態(tài)原子的核外電子中，未成對電子數(shù)成對電子數(shù)之比為_____。

（2）NH3分子可結(jié)合一個(gè)H＋形成銨根離子（NH4+）。

①NH3分子中N原子的雜化類型是_____。

②NH3分子中與H＋結(jié)合的過程中未發(fā)生改變的是_____（填序號）。

a 微粒的空間構(gòu)型 b N原子的雜化類型 c H—N—H的鍵角

（3）將氨氣通入CuSO4溶液中，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，繼續(xù)通過量氨氣，沉淀溶解，得到藍(lán)色透明溶液。該過程中微粒的變化是[Cu（H2O）6]2＋→Cu（OH）2→[Cu（NH3）4]2＋。 [Cu（H2O）6]2＋和[Cu（NH3）4]2＋中共同含有的化學(xué)鍵類型是_______。

（4）在冰晶體中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，則冰晶體中氫鍵的“鍵能”是_____ kJ·mol（已知冰的升華熱是51 kJ·mol－1），水分子間范德華力的能量為11 kJ·mol－1）；水變成冰晶體時(shí)，密度減小的主要原因是________________________________。

Answer 1

【答案】3∶4 sp3 b 極性鍵、配位鍵 20 氫鍵具有方向性，水結(jié)冰時(shí)分子間距離增大，密度減小

【解析】

（1）書寫N原子的核外電子排布式，根據(jù)各能級含有的電子數(shù)目及軌道數(shù)目判斷，每個(gè)軌道最多容納2個(gè)自旋方向相反的電子，且電子優(yōu)先占據(jù)1個(gè)軌道；

（2）①NH3分子中N原子呈3個(gè)N-H，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，據(jù)此判斷；

②NH3分子是三角錐型，NH4＋是正四面體型，鍵角不同，二者N原子雜化軌道數(shù)目相同，都采取sp3雜化；

（3）銅離子與水分子、氨氣分子之間形成配位鍵，水分子、氨分子中都存在共價(jià)鍵；

（4）每個(gè)氫鍵為1個(gè)水分子提供，故1mol冰中含有2mol氫鍵，升華熱=氫鍵能量+水分子間范德華力能量；

氫鍵具有方向性，水結(jié)冰時(shí)分子間距增大，晶體內(nèi)部有很大的間隙．

（1）N原子的核外電子排布式為1s22s22p3，s能級有1個(gè)軌道，1s、2s電子為成對電子，2p能級有3個(gè)軌道，3個(gè)電子各占據(jù)1個(gè)軌道，是未成對電子，故未成對電子數(shù)與成對電子數(shù)之比為3：4，故答案為：3：4；

（2）①NH3分子中N原子呈3個(gè)N-H，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp3雜化，故答案為：sp3；

②NH3分子是三角錐型，NH4＋是正四面體型，H—N—H的鍵角不同，NH4＋中N原子呈4個(gè)N-H，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp3雜化，都采取sp3雜化，故答案為：b；

（3） [Cu（H2O）6]2＋和[Cu（NH3）4]2＋中銅離子與水分子、氨氣分子之間形成配位鍵，水分子中O-H鍵、氨分子中N-H鍵都是共價(jià)鍵，故答案為：共價(jià)鍵、配位鍵；

（4）每個(gè)氫鍵為1個(gè)水分子提供 ，故1mol冰中含有2mol氫鍵，令氫鍵的具有的能量為E kJ·mol－1，則：2E kJ·mol－1+11kJ·mol－1=51kJ·mol－1，解得E=20；由于氫鍵具有方向性，水結(jié)冰時(shí)分子間距增大，晶體內(nèi)部有很大的間隙，故冰的密度小于水，故答案為：20；氫鍵具有方向性，水結(jié)冰時(shí)分子間距增大，晶體內(nèi)部有很大的間隙。