选做题--物质结构与性质某氮铝化合物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）工业上将氧化铝与氮气和

Question

【选做题--物质结构与性质】
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）工业上将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，其化学式为______，该反应的化学方程式为______．
（3）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______．
（4）X晶体中氮原子的杂化轨道类型为______杂化，晶体中包含的化学键类型为______．
A．离子键        B．共价键          C．配位键        D．金属键
（5）若X的密度为ρg/cm³，试计算晶体中最近的两个N原子的距离为

(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm．（阿伏加德罗常数的值用N_A表示）






³

(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

(√(2))/(2)√(2)√(2)√(2)

2

222

3	(164)/(ρ•NA)

3	(164)/(ρ•NA)

3(164)/(ρ•NA)3(164)/(ρ•NA)(164)/(ρ•NA)164164ρ•NAρ•NA•NA•NAA

(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

(√(2))/(2)√(2)√(2)√(2)

2

222

3	(164)/(ρ•NA)

3	(164)/(ρ•NA)

3(164)/(ρ•NA)3(164)/(ρ•NA)(164)/(ρ•NA)164164ρ•NAρ•NA•NA•NAA

_A

Answer 1

（1）氮是7号元素，核外电子数是5，核外电子排布式为1s²22s²22p³3，
故答案为：1s²22s²22p³3；
（2）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(1)/(8)×8+(1)/(2)×6=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；
（3）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；
（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：sp³；BC；
（5）晶体N原子位于晶胞体对角线的(1)/(4)处，将体心与下底面相对的两顶点相连可构成等腰三角形，距离最近的两个N原子相连的连线为该三角形的中位线，所以晶体中最近的两个N原子的距离为底面对角线的(1)/(2)，
根据晶胞的密度ρ=((4×27+4×14)/(NA))/(晶胞边长3)，可以求得晶胞边长为

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
进而求得底面对角线的长度为√(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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(1)/(8)111888×8+(1)/(2)×6=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；
（3）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；
（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：sp³；BC；
（5）晶体N原子位于晶胞体对角线的(1)/(4)处，将体心与下底面相对的两顶点相连可构成等腰三角形，距离最近的两个N原子相连的连线为该三角形的中位线，所以晶体中最近的两个N原子的距离为底面对角线的(1)/(2)，
根据晶胞的密度ρ=((4×27+4×14)/(NA))/(晶胞边长3)，可以求得晶胞边长为

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
进而求得底面对角线的长度为√(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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(1)/(2)111222×6=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Al₂2O₃3+N₂2+3C=2AlN+3CO，
故答案为：AlN；Al₂2O₃3+N₂2+3C=2AlN+3CO；
（3）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；
（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sp³3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：sp³3；BC；
（5）晶体N原子位于晶胞体对角线的(1)/(4)处，将体心与下底面相对的两顶点相连可构成等腰三角形，距离最近的两个N原子相连的连线为该三角形的中位线，所以晶体中最近的两个N原子的距离为底面对角线的(1)/(2)，
根据晶胞的密度ρ=((4×27+4×14)/(NA))/(晶胞边长3)，可以求得晶胞边长为

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
进而求得底面对角线的长度为√(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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(1)/(4)111444处，将体心与下底面相对的两顶点相连可构成等腰三角形，距离最近的两个N原子相连的连线为该三角形的中位线，所以晶体中最近的两个N原子的距离为底面对角线的(1)/(2)，
根据晶胞的密度ρ=((4×27+4×14)/(NA))/(晶胞边长3)，可以求得晶胞边长为

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
进而求得底面对角线的长度为√(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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(1)/(2)111222，
根据晶胞的密度ρ=((4×27+4×14)/(NA))/(晶胞边长3)，可以求得晶胞边长为

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
进而求得底面对角线的长度为√(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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((4×27+4×14)/(NA))/(晶胞边长3)(4×27+4×14)/(NA)(4×27+4×14)/(NA)(4×27+4×14)/(NA)4×27+4×144×27+4×144×27+4×14NANANAA晶胞边长3晶胞边长3晶胞边长33，可以求得晶胞边长为

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
进而求得底面对角线的长度为√(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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3	(164)/(ρ•NA)

3(164)/(ρ•NA)33(164)/(ρ•NA)(164)/(ρ•NA)164164164ρ•NAρ•NAρ•NAA

cm，
进而求得底面对角线的长度为√(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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√(2)

2

22•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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3	(164)/(ρ•NA)

3(164)/(ρ•NA)33(164)/(ρ•NA)(164)/(ρ•NA)164164164ρ•NAρ•NAρ•NAA

cm，所以晶体中最近的两个N原子的距离为(√(2))/(2)•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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(√(2))/(2)√(2)√(2)√(2)

2

22222•

3	(164)/(ρ•NA)

cm，
故答案为：

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3	(164)/(ρ•NA)

3(164)/(ρ•NA)33(164)/(ρ•NA)(164)/(ρ•NA)164164164ρ•NAρ•NAρ•NAA

cm，
故答案为：

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