Question

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      ．

（2）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，阳离子中氮的杂化方式为      ．

（3）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、氧化铝和碳在一定条件下反应生成CO和X （X的晶体结构如图所示），工业制备X的化学方程式为      ．

（4）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

（5）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，其原因是      ．

（6）若X的密度为ρg/cm³，则晶体中最近的两个Al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）；

（2）直线；sp；

（3）Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO；

（4）BC；

（5）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；

（6）．

【解析】

试题分析：（1）氮是7号元素，价电子数是5，价电子排布图为；

（2）氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO3﹣，则其阳离子的化学式为：NO2+，其中心原子价电子对数为=2，所以其中的氮原子按sp方式杂化，阳离子的构型为直线型，据此答题；

（3）根据X的晶体结构图可知，晶胞中含有氮原子为4，含有铝原子×8+=4，所以X的化学式为AlN，根据元素守恒可以写出化学方程式；

（4）根据X的结构可知，每个铝和氮周围都有四个共价键，都达八电子稳定结构，而铝原子最外层原来只有三个电子，氮原子最外层有5个电子，所以在AlN中有配位键，根据AlN的性质可知它为原子晶体，所以晶体中含有共价键，据此答题；

（5）氮化硼与AlN相比，硼原子半径比铝原子半径小，所以键能就大，它们都是原子晶体，所以氮化硼的熔点比AlN高，据此答题；

（6）晶体Al原子位于晶胞体顶点和面心，所以晶体中最近的两个Al原子的距离为底面对角线的，根据晶胞的密度可以求得晶胞边长，进而求得底面对角线的长度，据此可解题．

【解析】
（1）氮是7号元素，价电子数是5，价电子排布图为，故答案为：；

（2）氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO3﹣，则其阳离子的化学式为：NO2+，其中心原子价电子对数为=2，所以其中的氮原子按sp方式杂化，阳离子的构型为直线型，

故答案为：直线；sp；

（3）根据X的晶体结构图可知，晶胞中含有氮原子为4，含有铝原子×8+=4，所以X的化学式为AlN，根据元素守恒可以写出化学方程式为Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO，

故答案为：Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO；

（4）根据X的结构可知，每个铝和氮周围都有四个共价键，都达八电子稳定结构，而铝原子最外层原来只有三个电子，氮原子最外层有5个电子，所以在AlN中有配位键，根据AlN的性质可知它为原子晶体，所以晶体中含有共价键，所以BC正确，

故答案为：BC；

（5）氮化硼与AlN相比，硼原子半径比铝原子半径小，所以键能就大，它们都是原子晶体，所以氮化硼的熔点比AlN高，

故答案为：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；

（6）晶体Al原子位于晶胞体顶点和面心，所以晶体中最近的两个Al原子的距离为底面对角线的，

根据晶胞的密度ρ=，可以求得晶胞边长为cm，

进而求得底面对角线的长度为×cm，

所以晶体中最近的两个Al原子的距离为cm，

故答案为：．