Question

1．已知氮化铝的晶胞结构如图所示．请回答下列问题：
（1）NH₃空间构型为三角锥型；
（2）若氮化铝可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定条件下反应制得，则反应的方程式为（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$AlN+3CH₄．
（3）若Al与N 原子最近的距离为a cm，则该晶体的密度为$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3．（阿伏加德罗常数用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；
（2）晶胞中晶胞中N原子数目为4、Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化铝化学式为AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定条件下反应制得，由元素守恒可知还生成甲烷；
（3）顶点白色与相邻的黑色球位于晶胞体对角线上，黑色球到侧面距离均相等，过晶胞中左侧2个黑色球、右侧2个黑色球及面心白色球作左、右侧面的平行面，可以将体对角线4等份，即顶点白色球与相邻黑色球距离为晶胞体对角线的$\frac{1}{4}$，据此计算晶胞棱长，进而计算晶胞体积．利用均摊法计算晶胞中Al、N原子数目，进而计算晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{ρ}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）氨气分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，且含有一个孤电子对，所以其空间构型为三角锥型，
故答案为：三角锥型；
（2）晶胞中晶胞中N原子数目为4、Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化铝化学式为AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定条件下反应制得，由元素守恒可知还生成甲烷，反应方程式为：（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$AlN+3CH₄ ，
故答案为：（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$AlN+3CH₄ ；
（3）顶点白色与相邻的黑色球位于晶胞体对角线上，黑色球到侧面距离均相等，过晶胞中左侧2个黑色球、右侧2个黑色球及面心白色球作左、右侧面的平行面，可以将体对角线4等份，即顶点白色球与相邻黑色球距离为晶胞体对角线的$\frac{1}{4}$，则晶胞体对角线长为4acm，晶胞棱长为$\frac{4\sqrt{3}a}{3}$cm，晶胞中N原子数目为4、Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞质量为4×$\frac{41}{{N}_{A}}$g，则晶胞密度为4×$\frac{41}{{N}_{A}}$g÷（$\frac{4\sqrt{3}a}{3}$cm）³=$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案为：$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及杂化方式、方程式书写、晶胞计算等，（3）中计算为易错点、难点，需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力，题目难度中等．