Question

10．元素周期表中的第ⅢA、ⅣA、ⅤA族的部分元素往往易形成原子晶體，氮化鋁、氮化硼、磷化硼和砷化鎵屬于此列，如氮化鋁晶體晶胞如右圖所示
（1）該晶體中Al的配位數是4個
（2）下列離子中最外層電子數不為8的是D（選填序號）．
A．P^3-B．Al³⁺C．Ti⁴⁺D．Ga³⁺
（3）氮化硼（BN）晶體有多種相結構．六方相氮化硼是通常存在 的穩定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作高溫潤滑劑．立方相氮化硼是超硬材料，有優異的耐磨性．它們的晶體結構如圖所示．

六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為平面三角形，其結構與石墨相似卻不導電，原因是層狀結構中沒有自由移動的電子．
（4）某AlN樣品僅含有Al₂O₃雜質，為測定AlN的含量，設計如下實驗方案．
已知：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑ 取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中AlN的純度（夾持裝置已略去）．

①上圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸．
②完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實驗藥品，接下來的實驗操作是關閉K₁，打開K₂，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產生氣體．打開K₁，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質量變化．通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置．
③由于裝置存在缺陷，導致測定結果偏高，請提出改進意見C裝置出口處連接一個干燥裝置．

Answer 1

分析 （1）由晶胞結構可知，Al原子周圍有4個N原子；
（2）根據能量最低原理書寫核外電子排布進行判斷；
（3）六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為平面三角形，層狀結構中沒有自由移動的電子，其結構與石墨相似卻不導電；
（4）①氨氣被濃硫酸吸收，導致裝置內壓強降低，球形干燥管可以防止倒吸；
②組裝好實驗裝置，依據原理可知氣體制備需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品．接下來的實驗操作是關閉K₁，打開K₂，反應生成氨氣后，把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準確測定裝置C的增重；
③空氣中的水蒸氣會進行C中，被濃硫酸吸收，導致測定氨氣的質量偏大．

解答 解：（1）由晶胞結構可知，Al原子周圍有4個N原子，故Al原子配位數為4，
故答案為：4；
（2）A．P^3-核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，最外層電子數為8，故A不選；
B．Al³⁺核外電子排布為1s²2s²2p⁶，最外層電子數為8，故B不選；
C．Ti⁴⁺核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，最外層電子數為8，故C不選；
D．Ga³⁺核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，最外層電子數為10，故D選，
故選：D；
（3）六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為平面三角形，層狀結構中沒有自由移動的電子，其結構與石墨相似卻不導電，
故答案為：平面三角形；層狀結構中沒有自由移動的電子；
（4）①氨氣被濃硫酸吸收，導致裝置內壓強降低，球形干燥管可以防止倒吸，
故答案為：防止倒吸；
②組裝好實驗裝置，依據原理可知氣體制備，需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品，接下來的實驗操作是關閉K₁，打開K₂，反應生成氨氣后，通入氮氣把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準確測定裝置C的增重，質量增重為生成氨氣，進而計算AlN的含量，
故答案為：關閉K₁，打開K₂；把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；
③空氣中的水蒸氣會進行C中，被濃硫酸吸收，導致測定氨氣的質量偏大，需要在C裝置出口處連接一個干燥裝置，
故答案為：C裝置出口處連接一個干燥裝置．

點評 本題考查物質結構與物質含量的測定，屬于拼合型題目，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．