Question

7．氮的化合物在無(wú)機(jī)化工領(lǐng)域有著重要的地位．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布圖為
（2）氮的最高價(jià)氧化物為無(wú)色晶體，它由兩種離子構(gòu)成．已知其陰離子構(gòu)型為平面正三角形，則其陽(yáng)離子的構(gòu)型為直線形．
（3）某氮鋁化合物X具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，廣泛用于陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域．工業(yè)上用氮?dú)狻⒀趸�鋁和碳在一定條件下反應(yīng)生成CO和X（X的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示），工業(yè)制備X的化學(xué)方程式為Al₂O₃+N₂+3C=2AlN+3CO
（4）X晶體中包含的化學(xué)鍵類型為BC（填字母標(biāo)號(hào)）．
A．離子鍵B．共價(jià)鍵        C．配位鍵    D．金屬鍵
（5）若X的密度為ρ g/cm³，則晶體中最近的兩個(gè)Al原子的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm （阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示，不必化簡(jiǎn)）．
（6）NH₄BF₄（氟硼酸銨）是合成氮化硼納米管的原料之一．1mol NH₄BF₄含有2mol配位鍵．

Answer 1

分析 （1）氮是7號(hào)元素，價(jià)電子數(shù)是5，價(jià)電子排布圖為；
（2）氮的最高價(jià)氧化物為N₂O₅，由兩種離子構(gòu)成，其中陰離子構(gòu)型為平面正三角形，化學(xué)式應(yīng)為NO₃^-，則其陽(yáng)離子的化學(xué)式為：NO₂⁺，其中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為 $\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式雜化，陽(yáng)離子的構(gòu)型為直線型，據(jù)此答題；
（3）根據(jù)X的晶體結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中含有氮原子為4，含有鋁原子 $\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，所以X的化學(xué)式為AlN，根據(jù)元素守恒可以寫出化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)X的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)鋁和氮周圍都有四個(gè)共價(jià)鍵，都達(dá)八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而鋁原子最外層原來(lái)只有三個(gè)電子，氮原子最外層有5個(gè)電子，所以在AlN中有配位鍵，根據(jù)AlN的性質(zhì)可知它為原子晶體，所以晶體中含有共價(jià)鍵，據(jù)此答題；
（5）晶體Al原子位于晶胞體頂點(diǎn)和面心，所以晶體中最近的兩個(gè)Al原子的距離為底面對(duì)角線的 $\frac{1}{2}$，根據(jù)晶胞的密度可以求得晶胞邊長(zhǎng)，進(jìn)而求得底面對(duì)角線的長(zhǎng)度，據(jù)此可解題；
（6）一個(gè)NH₄BF₄中N原子和其中一個(gè)H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個(gè)F原子之間存在一個(gè)配位鍵，所以含有2個(gè)配位鍵，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：（1）氮是7號(hào)元素，價(jià)電子數(shù)是5，價(jià)電子排布圖為，故答案為：；
（2）氮的最高價(jià)氧化物為N₂O₅，由兩種離子構(gòu)成，其中陰離子構(gòu)型為平面正三角形，化學(xué)式應(yīng)為NO₃^-，則其陽(yáng)離子的化學(xué)式為：NO₂⁺，其中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為 $\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式雜化，陽(yáng)離子的構(gòu)型為直線型，
故答案為：直線；
（3）根據(jù)X的晶體結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中含有氮原子為4，含有鋁原子 $\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，所以X的化學(xué)式為AlN，根據(jù)元素守恒可以寫出化學(xué)方程式為Al₂O₃+N₂+3C=2AlN+3CO，
故答案為：Al₂O₃+N₂+3C=2AlN+3CO；
（4）根據(jù)X的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)鋁和氮周圍都有四個(gè)共價(jià)鍵，都達(dá)八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而鋁原子最外層原來(lái)只有三個(gè)電子，氮原子最外層有5個(gè)電子，所以在AlN中有配位鍵，根據(jù)AlN的性質(zhì)可知它為原子晶體，所以晶體中含有共價(jià)鍵，所以BC正確，
故答案為：BC；
（5）晶體Al原子位于晶胞體頂點(diǎn)和面心，所以晶體中最近的兩個(gè)Al原子的距離為底面對(duì)角線的$\frac{1}{2}$，
根據(jù)晶胞的密度ρ=$\frac{\frac{4×27+4×14}{{N}_{A}}}{晶體邊長(zhǎng){\;}^{3}}$，可以求得晶胞邊長(zhǎng)為 $\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm，
進(jìn)而求得底面對(duì)角線的長(zhǎng)度為 $\sqrt{2}$×$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm，
所以晶體中最近的兩個(gè)Al原子的距離為 $\frac{\sqrt{2}}{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm；
（6）一個(gè)NH₄BF₄中N原子和其中一個(gè)H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個(gè)F原子之間存在一個(gè)配位鍵，所以含有2個(gè)配位鍵，則1mol NH₄BF₄含有2mol配位鍵．
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原子核外電子排布圖、均攤法晶胞的計(jì)算、鍵能與性質(zhì)的關(guān)系、以及晶胞結(jié)構(gòu)的計(jì)算等知識(shí)，中等難度，其中晶胞的計(jì)算是難點(diǎn)．