Question

【题目】金属氮化物具有高熔点、高硬度、高化学稳定性以及良好的导热、导电性，目前已经广泛应用于磁学、电子工业 、耐高温结构陶瓷等领域 。回答下列问题

(1)下列不同状态的氮原子其能量最高的是________(填字母)，基态氮原子处于最高能级的电子其电子云轮廓图形状为________

(2)第一电离能I1(N)______(填“> ”“< ”或“=”)I1(P)，其原因是_____________。

(3)A和B两种金属的含氮化合物的结构如图所示：

①基态 Ni 原子的核外电子排布式为[ Ar]________________。

②物质A 中碳原子的杂化方式为__________________。

③A的熔点高于 B 的，具主要原因是_______。

④B中含有的化学键类型有_____________(填字母)。

a.金属键 b. σ建

c.π键 d. 配位键

(4)氮化铝晶胞如图所示。氮原子的配位数为_______，每个铝原子周围紧邻__________个铝原子；已知立方氮化铝晶体密度为ρg cm-3，晶胞中最近的两个铝原子之间的距离为___pm(列出计算式即可，阿伏加德罗常数为6. 02×1023mol -1)。

Answer 1

【答案】D 哑铃形 ＞ N的原子半径比P的小，原子核对最外层电子的吸引力较大 3d84s2 sp3、sp2 物质A分子间存在氢键 bcd 4 12 ××1010

【解析】

(1)基态氮原子的核外电子排布式为1s22s2 2p3，离核越远的电子能量越高，处于2p能级的电子量最高；

(2)N和P位于同主族，半径越小，原子核对最外层电子的吸引力较大，则第一电离能更大；

(3)①基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；

②物质A 中碳原子有两种一种为甲基上的碳，类似于甲烷的四面体结构，另一种为C=N上的碳原子，结合碳原子的空间构型分析判断杂化类型；

③物质A、B结构相似，晶体类型相同，A中含有氢键，据此分析解答；

④根据B的结构图，B中含有配位键和共价键，配位键和共价单键都为σ键，双键中含有一个σ键和一个π键；

(4)由氮化铝晶胞图示中原子间位置关系判断配位数，该晶胞中Al原子位于晶胞的顶点和面心，则晶胞中Al原子的数目为8×+6×=4，N原子位于晶胞的内部，则N原子的数目为4，则晶胞的质量为g，根据m=ρV计算晶胞的边长，晶胞中最近的两个铝原子之间的距离为晶胞面对角线长度的一半，据此计算解答。

(1)氮原子其能量最高的是D，基态氮原子的核外电子排布式为1s22s2 2p3，离核越远的电子能量越高，处于2p能级的电子量最高，其电子云轮廓图形状为哑铃形；

(2)N和P位于同主族，N的原子半径比P的小，原子核对最外层电子的吸引力较大，则第一电离能I1(N)＞I1(P)；

(3)①基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；

②物质A 中碳原子有两种一种为甲基上的碳，类似于甲烷的四面体结构，该碳原子为sp3杂化，另一种为C=N上的碳原子，C=N是平面结构，则该碳原子为sp2杂化；

③物质A中的氧原子可形成分子间存在氢键，B中不能形成氢键，则A的熔点高于 B；

④根据B的结构图，B中含有配位键和共价键，配位键和共价单键都为σ键，双键中含有一个σ键和一个π键，只有金属晶体中含有金属键，则B中含有的化学键类型有σ键、π键、配位键，答案选bcd；

(4)由氮化铝晶胞图示可知，氮原子的配位数为4，每个铝原子周围紧邻12个铝原子；该晶胞中Al原子位于晶胞的顶点和面心，则晶胞中Al原子的数目为8×+6×=4，N原子位于晶胞的内部，则N原子的数目为4，则晶胞的质量为g，根据m=ρV可得，晶胞的边长=cm，晶胞中面对角线的长度为×cm，晶胞中最近的两个铝原子之间的距离为晶胞面对角线长度的一半，则晶胞中最近的两个铝原子之间的距离为×cm=××1010 pm。