Question

7．氮的化合物在無機化工領(lǐng)域有著重要的地位．請回答下列問題：
（1）基態(tài)氮原子的價電子排布圖為
（2）氮的最高價氧化物為無色晶體，它由兩種離子構(gòu)成．已知其陰離子構(gòu)型為平面正三角形，則其陽離子的構(gòu)型為直線形．
（3）某氮鋁化合物X具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，廣泛用于陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域．工業(yè)上用氮氣、氧化鋁和碳在一定條件下反應(yīng)生成CO和X（X的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示），工業(yè)制備X的化學(xué)方程式為Al₂O₃+N₂+3C=2AlN+3CO
（4）X晶體中包含的化學(xué)鍵類型為BC（填字母標號）．
A．離子鍵B．共價鍵        C．配位鍵    D．金屬鍵
（5）若X的密度為ρ g/cm³，則晶體中最近的兩個Al原子的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm （阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示，不必化簡）．
（6）NH₄BF₄（氟硼酸銨）是合成氮化硼納米管的原料之一．1mol NH₄BF₄含有2mol配位鍵．

Answer 1

分析 （1）氮是7號元素，價電子數(shù)是5，價電子排布圖為；
（2）氮的最高價氧化物為N₂O₅，由兩種離子構(gòu)成，其中陰離子構(gòu)型為平面正三角形，化學(xué)式應(yīng)為NO₃^-，則其陽離子的化學(xué)式為：NO₂⁺，其中心原子價電子對數(shù)為 $\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式雜化，陽離子的構(gòu)型為直線型，據(jù)此答題；
（3）根據(jù)X的晶體結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中含有氮原子為4，含有鋁原子 $\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，所以X的化學(xué)式為AlN，根據(jù)元素守恒可以寫出化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)X的結(jié)構(gòu)可知，每個鋁和氮周圍都有四個共價鍵，都達八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而鋁原子最外層原來只有三個電子，氮原子最外層有5個電子，所以在AlN中有配位鍵，根據(jù)AlN的性質(zhì)可知它為原子晶體，所以晶體中含有共價鍵，據(jù)此答題；
（5）晶體Al原子位于晶胞體頂點和面心，所以晶體中最近的兩個Al原子的距離為底面對角線的 $\frac{1}{2}$，根據(jù)晶胞的密度可以求得晶胞邊長，進而求得底面對角線的長度，據(jù)此可解題；
（6）一個NH₄BF₄中N原子和其中一個H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個F原子之間存在一個配位鍵，所以含有2個配位鍵，據(jù)此計算．

解答 解：（1）氮是7號元素，價電子數(shù)是5，價電子排布圖為，故答案為：；
（2）氮的最高價氧化物為N₂O₅，由兩種離子構(gòu)成，其中陰離子構(gòu)型為平面正三角形，化學(xué)式應(yīng)為NO₃^-，則其陽離子的化學(xué)式為：NO₂⁺，其中心原子價電子對數(shù)為 $\frac{5-1}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式雜化，陽離子的構(gòu)型為直線型，
故答案為：直線；
（3）根據(jù)X的晶體結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中含有氮原子為4，含有鋁原子 $\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，所以X的化學(xué)式為AlN，根據(jù)元素守恒可以寫出化學(xué)方程式為Al₂O₃+N₂+3C=2AlN+3CO，
故答案為：Al₂O₃+N₂+3C=2AlN+3CO；
（4）根據(jù)X的結(jié)構(gòu)可知，每個鋁和氮周圍都有四個共價鍵，都達八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而鋁原子最外層原來只有三個電子，氮原子最外層有5個電子，所以在AlN中有配位鍵，根據(jù)AlN的性質(zhì)可知它為原子晶體，所以晶體中含有共價鍵，所以BC正確，
故答案為：BC；
（5）晶體Al原子位于晶胞體頂點和面心，所以晶體中最近的兩個Al原子的距離為底面對角線的$\frac{1}{2}$，
根據(jù)晶胞的密度ρ=$\frac{\frac{4×27+4×14}{{N}_{A}}}{晶體邊長{\;}^{3}}$，可以求得晶胞邊長為 $\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm，
進而求得底面對角線的長度為 $\sqrt{2}$×$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm，
所以晶體中最近的兩個Al原子的距離為 $\frac{\sqrt{2}}{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•N{\;}_{A}}}$cm；
（6）一個NH₄BF₄中N原子和其中一個H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個F原子之間存在一個配位鍵，所以含有2個配位鍵，則1mol NH₄BF₄含有2mol配位鍵．
故答案為：2．

點評 本題考查了原子核外電子排布圖、均攤法晶胞的計算、鍵能與性質(zhì)的關(guān)系、以及晶胞結(jié)構(gòu)的計算等知識，中等難度，其中晶胞的計算是難點．