Question

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。

（1）基态氮原子的核外电子排布式为                 。

（2）与N互为等电子体的离子有         (任写一种)。

（3）工业上用氧化铝与氮气和碳在一定条件下反应生成X和CO，X的晶体结构如图所示，其化学式为        ，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)。

A．共价键        B．配位键        C．离子键       D．金属键

X晶体中氮原子的杂化类型为________杂化。

（5）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，可能的原因是

                                                                     。

（6）若X的密度为ρ g·cm^－3，则晶体中最近的两个Al原子的距离为             cm。(阿伏加德罗常数的值用N_A表示)

Answer

（1）1s22s22p3；（2）SCN－或NO或AlO等；（3）AlN；Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO；

（4）AB；sp3；（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，核外电子数是5，核外电子排布式为1s22s22p3，故答案为：1s22s22p3；

（2）与N互为等电子体的离子有SCN－或NO或AlO等，故答案为：SCN－或NO或AlO等；

（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，氧化铝与氮气和碳在一定条件下反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO，故答案为：AlN；Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO；

（4）由AlN的晶胞结构可知，一个N原子与距离最近的四个Al原子成键，因此N采取sp3杂化，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，故答案为：AB；sp3；

（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）晶体中最近的两个Al原子的距离为晶胞面对角线的处，

根据晶胞的密度ρ=，可以求得晶胞边长为cm，

进而求得面对角线的长度为•cm，所以晶体中最近的两个Al原子的距离为•cm，故答案为：•。

【考点定位】考查晶胞的计算；原子核外电子排布；原子轨道杂化方式及杂化类型判断

【名师点晴】本题考查了原子核外电子排布图、均摊法晶胞的计算、键能与性质的关系、以及晶胞结构的计算等知识，为高考选作真题，难度较大，其中晶胞的计算是该题的难点。