题目
全氮类物质具有高密度、高生成焓、超高能量及爆轰产物清洁无污染等优点，成为新一代超高能含能材料的典型代表。Ⅰ．高性能炸药BNCP的结构为NH3 N=N-|||-H3N Co-|||--N -NO2-|||-H3N -N-N= ClO4-|||-NH3 N=N-|||--NO2。（1）Co基态原子的核外电子排布式为 ____ ；O基态原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图形状为 ____ （用文字描述，下同）； ClO4-的空间构型为 ____ 。（2）写出与NH3互为等电子体的阳离子的化学式 ____ ，NH3 N=N-|||-H3N Co-|||--N -NO2-|||-H3N -N-N= ClO4-|||-NH3 N=N-|||--NO2中所含各元素第一电离能由大到小的顺序为 ____ 。（用元素符号表示）Ⅱ．作为新型高能含能材料，AgN5在炸药、推进剂和发射药等领域具有较高的应用价值。（3）N5-为平面结构，结构为NH3 N=N-|||-H3N Co-|||--N -NO2-|||-H3N -N-N= ClO4-|||-NH3 N=N-|||--NO2，其中，原子的杂化方式是 ____ 。（4）AgN5的晶体结构与AgI相似。AgI的结构分为α-AgI和γ-AgI，γ-AgI立方晶胞的示意图如图1．图2是晶胞正上方的俯视投影图，图中黑球（实心球）表示Ⅰ-，请在图2中用白球（空心球）表示出Ag+的位置 ____ 。NH3 N=N-|||-H3N Co-|||--N -NO2-|||-H3N -N-N= ClO4-|||-NH3 N=N-|||--NO2（5）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。图1中，原子1的坐标是（(1)/(2)，0，(1)/(2)）则原子2的坐标为 ____ 。
全氮类物质具有高密度、高生成焓、超高能量及爆轰产物清洁无污染等优点，成为新一代超高能含能材料的典型代表。
Ⅰ．高性能炸药BNCP的结构为
。
（1）Co基态原子的核外电子排布式为 ____ ；O基态原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图形状为 ____ （用文字描述，下同）； ClO4-的空间构型为 ____ 。
（2）写出与NH3互为等电子体的阳离子的化学式 ____ ，
中所含各元素第一电离能由大到小的顺序为 ____ 。（用元素符号表示）
Ⅱ．作为新型高能含能材料，AgN5在炸药、推进剂和发射药等领域具有较高的应用价值。
（3）N5-为平面结构，结构为
，其中，原子的杂化方式是 ____ 。
（4）AgN5的晶体结构与AgI相似。AgI的结构分为α-AgI和γ-AgI，γ-AgI立方晶胞的示意图如图1．图2是晶胞正上方的俯视投影图，图中黑球（实心球）表示Ⅰ-，请在图2中用白球（空心球）表示出Ag+的位置
____ 。
（5）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。图1中，原子1的坐标是（$\frac{1}{2}$，0，$\frac{1}{2}$）则原子2的坐标为 ____ 。
Ⅰ．高性能炸药BNCP的结构为
。（1）Co基态原子的核外电子排布式为 ____ ；O基态原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图形状为 ____ （用文字描述，下同）； ClO4-的空间构型为 ____ 。
（2）写出与NH3互为等电子体的阳离子的化学式 ____ ，
中所含各元素第一电离能由大到小的顺序为 ____ 。（用元素符号表示）Ⅱ．作为新型高能含能材料，AgN5在炸药、推进剂和发射药等领域具有较高的应用价值。
（3）N5-为平面结构，结构为
，其中，原子的杂化方式是 ____ 。（4）AgN5的晶体结构与AgI相似。AgI的结构分为α-AgI和γ-AgI，γ-AgI立方晶胞的示意图如图1．图2是晶胞正上方的俯视投影图，图中黑球（实心球）表示Ⅰ-，请在图2中用白球（空心球）表示出Ag+的位置
____ 。
（5）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。图1中，原子1的坐标是（$\frac{1}{2}$，0，$\frac{1}{2}$）则原子2的坐标为 ____ 。
题目解答
答案
解：（1）Co是27号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2；O元素处于第二周期第VIA族，电子占据最高能级为2p能级，最高能级的电子云轮廓图形状为纺锤形；ClO4-中Cl原子孤电子对数=$\frac{7+1-2×4}{2}$=0，价层电子对数=4+0=4，微粒空间构型为正四面体形，
故答案为：1s22s22p63s23p63d74s2；纺锤形；正四面体形；
（2）用O原子与1个单位正电荷替换N原子可得与NH3互为等电子体的阳离子：H3O+；同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N元素原子2P轨道为半充满稳定状态，第一电离能高于O元素的，故第一电离能N＞O＞C，
故答案为：H3O+；N＞O＞C；
（3）N5-为平面结构，结构为，N原子均有1对孤对电子，N原子为sp2杂化，
故答案为：sp2；
（4）晶胞中4个白色球投影处于图2中4个小正方形的中心位置，在图2中用白球（空心球）表示出Ag+的位置为：
，
故答案为：；
（5）原子2位于下底面面心，x、y参数均为$\frac{1}{2}$，z参数为0，原子2的坐标为 （$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，0），
故答案为：（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，0）。
故答案为：1s22s22p63s23p63d74s2；纺锤形；正四面体形；
（2）用O原子与1个单位正电荷替换N原子可得与NH3互为等电子体的阳离子：H3O+；同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N元素原子2P轨道为半充满稳定状态，第一电离能高于O元素的，故第一电离能N＞O＞C，
故答案为：H3O+；N＞O＞C；
（3）N5-为平面结构，结构为
，N原子均有1对孤对电子，N原子为sp2杂化，故答案为：sp2；
（4）晶胞中4个白色球投影处于图2中4个小正方形的中心位置，在图2中用白球（空心球）表示出Ag+的位置为：
，故答案为：
；（5）原子2位于下底面面心，x、y参数均为$\frac{1}{2}$，z参数为0，原子2的坐标为 （$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，0），
故答案为：（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，0）。
解析
考查要点：本题综合考查原子结构、分子结构、等电子体、电离能、杂化轨道、晶胞结构等知识点。
解题思路：
- 电子排布与电子云：根据原子序号确定电子排布式，结合能级判断电子云形状。
- 空间构型与杂化：利用VSEPR理论分析分子构型，结合孤电子对数和价层电子对数；根据几何结构判断杂化方式。
- 等电子体与电离能：等电子体需满足原子数和价电子数相等；同周期内第一电离能呈增大趋势，但需注意半充满稳定性的异常情况。
- 晶胞结构与坐标：根据晶胞投影图确定离子位置，利用分数坐标系表示原子位置。
Ⅰ．高性能炸药BNCP的结构分析
（1）Co基态原子的电子排布式、O的电子云形状、ClO₄⁻的空间构型
关键步骤：
- Co的电子排布：Co原子序数为27，基态电子排布遵循构造量子数顺序，注意3d和4s轨道的填充。
- O的最高能级：O的最高能级为2p，电子云轮廓为纺锤形。
- ClO₄⁻的构型：Cl为中心原子，孤电子对数为0，价层电子对数为4，故为正四面体型。
（2）等电子体阳离子、第一电离能顺序
关键步骤：
- 等电子体：NH₃的等电子体需原子数为4、价电子数为10，阳离子为H₃O⁺。
- 电离能比较：同周期中N的2p轨道半充满，电离能高于O和C。
Ⅱ．AgN₅的结构与晶胞分析
（3）N₅⁻的杂化方式
关键步骤：
- 平面结构分析：每个N原子有1对孤对电子，价层电子对数为3，故为sp²杂化。
（4）Ag⁺在晶胞中的位置
关键步骤：
- 晶胞投影：γ-AgI中Ag⁺位于面心，俯视图中白球应位于四个小正方形中心。
（5）原子2的分数坐标
关键步骤：
- 坐标系规则：原子2位于下底面面心，坐标为$(\frac{1}{2}, \frac{1}{2}, 0)$。