Question

9．氮化铝是一种极有前途的电子绝缘基片材料，它化学稳定性好，耐高温、酸、碱，抗冲击能力强．可通过下列反应制备：Al₂O₃+3C+N₂$\stackrel{高温}{?}$2AlN+3CO+Q（Q＜0）．
完成下列填空：
（1）上述反应物与生成物中，属于非极性分子的电子式为；构成AlN的微粒是Al原子和N原子．
（2）上述反应中，所有元素的原子半径从大到小的排列顺序为Al＞C＞N＞O．
（3）下列选项能判断氮、氧元素非金属性强弱的是bd．
a．气态氢化物的沸点                          b．单质与氢气化合的难易程度
c．最高价氧化物对应水化物的酸性              d．NO中O显-2价，N显+2价
（4）元素Al的原子核外有1个未成对电子，写出其最高价氧化物对应水化物的电离方程式H₂O+AlO₂^-+H⁺?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-．
（5）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2L，5min后达到平衡，测得固体的质量减少了2.80g，则N₂的平均反应速率为0.005mol mol/（L•min）．
（6）在体积一定的容器中进行上述反应并达到平衡，保持其它条件不变，通入一定量的N₂，下列说法正确的是ad
a．正反应速率先增大后减小              b．混合气体的平均分子量增大
c．化学平衡常数增大                    d．达到新平衡时n（CO）/n（N₂）减小．

Answer 1

分析 （1）属于非极性分子的为N₂，分子中N原子之间形成3对共用电子对；AlN耐高温、酸、碱，抗冲击能力强，属于原子晶体；
（2）同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大；
（3）可以根据氢化物稳定性、与氢气反应难易程度、化合物中元素化合价等判断元素金属性强弱，沸点属于物理性质，不能判断非金属性强弱，而氧元素没有含氧酸，不能利用最高价含氧酸的酸性判断；
（4）Al原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p¹；氢氧化铝存在碱式电离与酸式电离；
（5）固体的质量减少2.80g，根据差量法计算参加反应氮气的质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算其物质的量，再根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（N₂）；
（6）a．氮气浓度增大，反应速率加快，而后随反应进行氮气浓度又减小，反应速率减小；
b．混合气体只有氮气与CO，二者相对分子质量均为28；
c．化学平衡常数只受温度影响；
d．增大氮气物质的量，混合气体中氮气含量增大．

解答 解：（1）属于非极性分子的为N₂，分子中N原子之间形成3对共用电子对，电子式为；AlN耐高温、酸、碱，抗冲击能力强，属于原子晶体，构成微粒为Al原子和N原子，
故答案为：；Al原子和N原子；
（2）同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径：Al＞C＞N＞O，
故答案为：Al＞C＞N＞O；
（3）a．沸点不能说明，只能说明水分子间作用力大于氨分子间，故a错误；
b．单质与氢气化合的越容易，元素的非金属性越强，故b正确；
c．氧元素没有含氧酸，不能利用最高价含氧酸的酸性判断元素非金属性强弱，故c错误；
d．NO中O显-2价，N显+2价，说明O原子对键合电子吸引更强，故氧元素非金属性更强，故d正确，
故选：bd；
（4）Al原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p¹，3p能级的1个电子为单电子，氢氧化铝存在碱式电离与酸式电离，电离方程式为：H₂O+AlO₂^-+H⁺?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，
故答案为：1；H₂O+AlO₂^-+H⁺?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；
（5）固体的质量减少了2.80g，则：
Al₂O₃+3C+N₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO 固体质量减少
         28               56
         x                2.8g
所以x=$\frac{2.8g×28}{56}$=1.4g
氮气物质的量为$\frac{1.4g}{28g/mol}$=0.05mol，
v（N₂）=$\frac{\frac{0.05mol}{2L}}{5min}$=0.005mol/（L．min）
故答案为：0.005mol/（L．min）；
（6）a．氮气浓度增大，瞬间反应速率加快，而后随反应进行氮气浓度又减小，反应速率又减小，故a正确；
b．混合气体只有氮气与CO，二者相对分子质量均为28，平均相对分子质量为定值28，故b错误；
c．化学平衡常数只受温度影响，与物质的浓度无关，温度不变，平衡常数不变，故c错误；
d．增大氮气物质的量，混合气体中氮气含量增大，平衡时CO与氮气物质的量之比小于原平衡，故d正确，
故选：ad．

点评 本题考查胶体类型与性质、分子极性、元素周期律、核外电子排布、反应速率计算、化学平衡影响因素等，是对学生综合能力的考查，难度中等．