Question

【题目】（1）许多金属元素有焰色反应，金属存在焰色反应的原因是___________________________。

（2）基态铝原子中，有______种电子运动状态，其中p轨道的电子云轮廓图的形状为_______。

（3）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。

①图中R中阳离子是______(填写化学式)，相对分子质量较大的阳离子中心原子的杂化类型是____。

②图中R中阴离子N5-中的σ键总数为___________个。分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)，则N5- 中的大π键应表示为___________。

（4）氮与铝之间形成化合物X，具有耐高温抗冲击等性能。X的晶体结构如图所示。

①已知氮化硼与X晶体类型相同，推测氮化硼的熔点比X的熔点___________(填“高”、“低“ ) ，可能的原因是_________________________________________。

②若X的密度为ρg·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NA表示)

Answer 1

【答案】 高能级上的电子跃迁到低能级释放能量 13 纺锤形或哑铃型 NH4+、H3O+ sp3 5 高 氮化硼中的共价键能大于氮化铝中的键能 ××

【解析】（1）当含某金属元素的物质在火焰上灼烧时，焰色反应原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，同时将多余能量以光的形式释放，而放出的光的波长在可见光范围内，所以能使火焰呈现一定的颜色，故答案为：高能级上的电子跃迁到低能级释放能量。

（2）同一原子中不可能有4个量子数完全相同的电子，即同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子存在，基态铝原子有13个电子，因此有13种电子运动状态；不同轨道的电子云形状不同，p轨道的电子云轮廓图的形状为纺锤形或哑铃型。

（3）①由已知，五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)，结合其局部结构图可得，R中阳离子是NH4+和H3O+；其中相对分子质量较大的阳离子是NH4+，中心原子为氮原子，含有4个σ键，无孤对电子，为sp3杂化。②如图所示R中阴离子N5-中的σ键总数为5个，根据已知信息，N5-中参与形成大π键的原子数为5，形成大π键的电子数为6，所以N5-中的大π键应表示为： 。

（4）①根据X耐高温的性质及氮化硼与X晶体类型相同，可知它们都是原子晶体，根据X的晶体结构图可知，晶胞中含有氮原子数为4，含有铝原子数为：8×+6×=4，所以X为AlN，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，所以氮化硼的熔点比AlN高。②由前面分析、计算可得，晶胞中含有4个N和4个Al，所以晶胞质量为： g=g，因为密度为ρg·cm-3，所以晶胞棱长为： ；以立方体上面面心的Al原子(白球)为例，该Al原子所在面上的顶点处Al原子与其距离都是最近的，为晶胞棱长的倍，所以晶体中最近的两个Al原子的距离为×cm。