Question

1．已知氮化鋁的晶胞結構如圖所示．請回答下列問題：
（1）NH₃空間構型為三角錐型；
（2）若氮化鋁可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應制得，則反應的方程式為（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$AlN+3CH₄．
（3）若Al與N 原子最近的距離為a cm，則該晶體的密度為$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3．（阿伏加德羅常數用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）根據價層電子對互斥理論確定其空間構型，價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數；
（2）晶胞中晶胞中N原子數目為4、Al原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化鋁化學式為AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應制得，由元素守恒可知還生成甲烷；
（3）頂點白色與相鄰的黑色球位于晶胞體對角線上，黑色球到側面距離均相等，過晶胞中左側2個黑色球、右側2個黑色球及面心白色球作左、右側面的平行面，可以將體對角線4等份，即頂點白色球與相鄰黑色球距離為晶胞體對角線的$\frac{1}{4}$，據此計算晶胞棱長，進而計算晶胞體積．利用均攤法計算晶胞中Al、N原子數目，進而計算晶胞質量，再根據ρ=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）氨氣分子中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，且含有一個孤電子對，所以其空間構型為三角錐型，
故答案為：三角錐型；
（2）晶胞中晶胞中N原子數目為4、Al原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化鋁化學式為AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應制得，由元素守恒可知還生成甲烷，反應方程式為：（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$AlN+3CH₄ ，
故答案為：（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$AlN+3CH₄ ；
（3）頂點白色與相鄰的黑色球位于晶胞體對角線上，黑色球到側面距離均相等，過晶胞中左側2個黑色球、右側2個黑色球及面心白色球作左、右側面的平行面，可以將體對角線4等份，即頂點白色球與相鄰黑色球距離為晶胞體對角線的$\frac{1}{4}$，則晶胞體對角線長為4acm，晶胞棱長為$\frac{4\sqrt{3}a}{3}$cm，晶胞中N原子數目為4、Al原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質量為4×$\frac{41}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度為4×$\frac{41}{{N}_{A}}$g÷（$\frac{4\sqrt{3}a}{3}$cm）³=$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及雜化方式、方程式書寫、晶胞計算等，（3）中計算為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數學計算能力，題目難度中等．