Question

【題目】金屬氮化物具有高熔點、高硬度、高化學穩(wěn)定性以及良好的導熱、導電性，目前已經(jīng)廣泛應用于磁學、電子工業(yè) 、耐高溫結(jié)構(gòu)陶瓷等領(lǐng)域 。回答下列問題

(1)下列不同狀態(tài)的氮原子其能量最高的是________(填字母)，基態(tài)氮原子處于最高能級的電子其電子云輪廓圖形狀為________

(2)第一電離能I1(N)______(填“> ”“< ”或“=”)I1(P)，其原因是_____________。

(3)A和B兩種金屬的含氮化合物的結(jié)構(gòu)如圖所示：

①基態(tài) Ni 原子的核外電子排布式為[ Ar]________________。

②物質(zhì)A 中碳原子的雜化方式為__________________。

③A的熔點高于 B 的，具主要原因是_______。

④B中含有的化學鍵類型有_____________(填字母)。

a.金屬鍵 b. σ建

c.π鍵 d. 配位鍵

(4)氮化鋁晶胞如圖所示。氮原子的配位數(shù)為_______，每個鋁原子周圍緊鄰__________個鋁原子；已知立方氮化鋁晶體密度為ρg cm-3，晶胞中最近的兩個鋁原子之間的距離為___pm(列出計算式即可，阿伏加德羅常數(shù)為6. 02×1023mol -1)。

Answer 1

【答案】D 啞鈴形 ＞ N的原子半徑比P的小，原子核對最外層電子的吸引力較大 3d84s2 sp3、sp2 物質(zhì)A分子間存在氫鍵 bcd 4 12 ××1010

【解析】

(1)基態(tài)氮原子的核外電子排布式為1s22s2 2p3，離核越遠的電子能量越高，處于2p能級的電子量最高；

(2)N和P位于同主族，半徑越小，原子核對最外層電子的吸引力較大，則第一電離能更大；

(3)①基態(tài)Ni原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；

②物質(zhì)A 中碳原子有兩種一種為甲基上的碳，類似于甲烷的四面體結(jié)構(gòu)，另一種為C=N上的碳原子，結(jié)合碳原子的空間構(gòu)型分析判斷雜化類型；

③物質(zhì)A、B結(jié)構(gòu)相似，晶體類型相同，A中含有氫鍵，據(jù)此分析解答；

④根據(jù)B的結(jié)構(gòu)圖，B中含有配位鍵和共價鍵，配位鍵和共價單鍵都為σ鍵，雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵；

(4)由氮化鋁晶胞圖示中原子間位置關(guān)系判斷配位數(shù)，該晶胞中Al原子位于晶胞的頂點和面心，則晶胞中Al原子的數(shù)目為8×+6×=4，N原子位于晶胞的內(nèi)部，則N原子的數(shù)目為4，則晶胞的質(zhì)量為g，根據(jù)m=ρV計算晶胞的邊長，晶胞中最近的兩個鋁原子之間的距離為晶胞面對角線長度的一半，據(jù)此計算解答。

(1)氮原子其能量最高的是D，基態(tài)氮原子的核外電子排布式為1s22s2 2p3，離核越遠的電子能量越高，處于2p能級的電子量最高，其電子云輪廓圖形狀為啞鈴形；

(2)N和P位于同主族，N的原子半徑比P的小，原子核對最外層電子的吸引力較大，則第一電離能I1(N)＞I1(P)；

(3)①基態(tài)Ni原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；

②物質(zhì)A 中碳原子有兩種一種為甲基上的碳，類似于甲烷的四面體結(jié)構(gòu)，該碳原子為sp3雜化，另一種為C=N上的碳原子，C=N是平面結(jié)構(gòu)，則該碳原子為sp2雜化；

③物質(zhì)A中的氧原子可形成分子間存在氫鍵，B中不能形成氫鍵，則A的熔點高于 B；

④根據(jù)B的結(jié)構(gòu)圖，B中含有配位鍵和共價鍵，配位鍵和共價單鍵都為σ鍵，雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵，只有金屬晶體中含有金屬鍵，則B中含有的化學鍵類型有σ鍵、π鍵、配位鍵，答案選bcd；

(4)由氮化鋁晶胞圖示可知，氮原子的配位數(shù)為4，每個鋁原子周圍緊鄰12個鋁原子；該晶胞中Al原子位于晶胞的頂點和面心，則晶胞中Al原子的數(shù)目為8×+6×=4，N原子位于晶胞的內(nèi)部，則N原子的數(shù)目為4，則晶胞的質(zhì)量為g，根據(jù)m=ρV可得，晶胞的邊長=cm，晶胞中面對角線的長度為×cm，晶胞中最近的兩個鋁原子之間的距離為晶胞面對角線長度的一半，則晶胞中最近的兩個鋁原子之間的距離為×cm=××1010 pm。