Question

用Cr³⁺掺杂的氮化铝是理想的LED用荧光粉基质材料，氮化铝（其晶胞如图1所示）可由氯化铝与氨经气相反应制得．

（1）基态Cr的价电子排布式可表示为

 

．
（2）氮化铝的化学式为

 

，距离铝原子最近且距离相等的氮原子数目为

 

个．
（3）氯化铝易升华，其双聚物Al₂Cl₆结构如图2所示．在Al₂Cl₆中存在的化学键有

 

（填字母）．
a．离子键　　　b．共价键　　　c．配位键　　　d．金属键
（4）一定条件下用Al₂O₃和CCl₄反应制备AlCl₃的反应为：Al₂O₃+3CCl₄═2AlCl₃+3COCl₂．其中COCl₂分子的空间构型为

 

．一种与CCl₄互为等电子体的分子的化学式为

 

．
（5）AlCl₃在下述反应中作催化剂．分子③中碳原子的杂化类型为（图3）

 

．

Answer 1

考点：原子核外电子排布,“等电子原理”的应用,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）铬24号元素，根据构造原理写出其价电子排布式；
（2）利用均摊法求出晶胞中两种原子的个数，再确定化学式；由晶胞结构可知，每个N原子周围与之最近的Al原子有4个，结合化学式判断；
（3）根据双聚物Al₂Cl₆结构确定化学键的类型；
（4）COCl₂分子的结构式为，双键中含有1个δ键、1个π键，确定碳原子的杂化方式与分子构型；等电子体具有相同价电子数目和原子数目；
（5）根据价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数判断碳原子的杂化方式．

解答： 解：（1）铬24号元素，根据构造原理知，原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，故价电子排布式为3d⁵4s¹，
故答案为：3d⁵4s¹；
（2）氮化铝晶胞中N原子的个数=8×

1

8

+1=2，Al原子的个数=4×

1

4

+1=2，所以氮化铝的化学式为AlN；由晶胞结构可知，每个N原子周围与之最近的Al原子有4个，晶胞中Al、N原子数目之比为1：1，故距离铝原子最近且距离相等的氮原子数目为4，
故答案为：AlN；4；
（3）双聚物Al₂Cl₆形式存在，氯化铝中铝原子最外层电子只有3个电子，每个铝原子和四个氯原子形成共价键，且其中一个共用电子对是氯原子提供，所以含有配位键，则在Al₂Cl₆中存在的化学键有共价键、配位键，
故答案为：bc；
（4）COCl₂分子的结构式为，C=O中含有1个δ键、1个π键，碳原子的杂化方式为SP²杂化，
分子的空间构型为平面三角形；与CCl₄互为等电子体的分子有：SiCl₄等S，
故答案为：平面三角形；SiCl₄等；
（5）分子③中有的碳原子有些是形成4个σ键，无孤电子对，有些是形成3个σ键，无孤电子对，所以碳原子的杂化方式为sp²和sp³；
故答案为：sp²和sp³．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、晶胞结构与计算、杂化轨道、分子结构、等电子体等，（2）注意利用化学式确定原子配位数，难度中等．