Question

（15分）氮的化合物在無機化工領域有著重要的地位。請回答下列問題：
（1）基態氮原子的價電子排布圖為______。氮的最高價氧化物為無色晶體，它由兩種離子構成：已知其陰離子構型為平面正三角形，則其陽離子的構型為       形，陽離子中氮的雜化軌道類型為      。
（2）某氮鋁化合物X具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優良性質，廣泛用于陶瓷工業等領域。工業上用氮氣與氧化鋁和碳在一定條件下反應生成X和CO，X的晶體結構如圖所示，工業制備X的化學方程式為____。

（3）X晶體中包含的化學鍵類型為______。（填字母標號）

A．離子鍵

B．共價鍵

C．配位鍵

D．金屬鍵

（4）已知氮化硼與X晶體類型相同，且氮化硼的熔點比X高，可能的原因是______
（5）若X的密度為pg/cm³,則晶體中最近的兩個N原子的距離為______cm(阿伏加德羅常數用N_A表示，不必化簡）。

Answer 1

（1）  直線  sp （2）  Al₂O₃+N₂+3C2AlN+3CO  （3）B、C
（4）氮化硼與氮化鋁均為原子晶體，且硼原子半徑小于鋁原子半徑，B—N鍵鍵能大于Al—N鍵鍵能 （5）

試題分析：（1）7號元素N的核外電子排布式是1s²2s²2p³,所以基態氮原子的價電子排布圖為；氮的最高價氧化物N₂O₅為無色晶體，它由兩種離子構成：NO₂⁺(硝酰陽離子)和NO₃^-(硝酸根離子)，其中陽離子呈直線型，陽離子中氮的雜化軌道類型為sp雜化，陰離子構型為平面正三角形； （2） 工業制備X的化學方程式為Al₂O₃+N₂+3C2AlN+3CO;（3）在AlN晶體中包含的化學鍵類型為共價鍵、配位鍵。因此選項為B、C。（4）已知氮化硼與AlN晶體類型相同，且氮化硼的熔點比AlN高，可能的原因是氮化硼與氮化鋁均為原子晶體，且硼原子半徑小于鋁原子半徑，使得B—N鍵的鍵能大于Al—N鍵的鍵能。（5）在每個晶胞中含有的Al原子的個數為：8×1/8+6×1/2=4;N:1×4=4.因此含有4個AlN。設晶胞的變成為L，則;則晶體中最近的兩個N原子的距離為cm。在晶胞中每個Al原子結合4個N原子，每個N原子結合4個Al原子，2個Al原子之間的距離與2個N原子的距離相等，都等于面對角線的一半，所以2個N原子之間的距離等于。