Question

（15分）氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题：
（1）基态氮原子的价电子排布图为______。氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为       形，阳离子中氮的杂化轨道类型为      。
（2）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气与氧化铝和碳在一定条件下反应生成X和CO，X的晶体结构如图所示，工业制备X的化学方程式为____。

（3）X晶体中包含的化学键类型为______。（填字母标号）

A．离子键

B．共价键

C．配位键

D．金属键

（4）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，可能的原因是______
（5）若X的密度为pg/cm³,则晶体中最近的两个N原子的距离为______cm(阿伏加德罗常数用N_A表示，不必化简）。

Answer 1

（1）  直线  sp （2）  Al₂O₃+N₂+3C2AlN+3CO  （3）B、C
（4）氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B—N键键能大于Al—N键键能 （5）

试题分析：（1）7号元素N的核外电子排布式是1s²2s²2p³,所以基态氮原子的价电子排布图为；氮的最高价氧化物N₂O₅为无色晶体，它由两种离子构成：NO₂⁺(硝酰阳离子)和NO₃^-(硝酸根离子)，其中阳离子呈直线型，阳离子中氮的杂化轨道类型为sp杂化，阴离子构型为平面正三角形； （2） 工业制备X的化学方程式为Al₂O₃+N₂+3C2AlN+3CO;（3）在AlN晶体中包含的化学键类型为共价键、配位键。因此选项为B、C。（4）已知氮化硼与AlN晶体类型相同，且氮化硼的熔点比AlN高，可能的原因是氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，使得B—N键的键能大于Al—N键的键能。（5）在每个晶胞中含有的Al原子的个数为：8×1/8+6×1/2=4;N:1×4=4.因此含有4个AlN。设晶胞的变成为L，则;则晶体中最近的两个N原子的距离为cm。在晶胞中每个Al原子结合4个N原子，每个N原子结合4个Al原子，2个Al原子之间的距离与2个N原子的距离相等，都等于面对角线的一半，所以2个N原子之间的距离等于。