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(shù)是4個(gè)
（2）下列離子中最外層電子數(shù)不為8的是D（選填序號(hào)）．
A．P^3-B．Al³⁺C．Ti⁴⁺D．Ga³⁺
（3）氮化硼（BN）晶體有多種相結(jié)構(gòu)．六方相氮化硼是通常存在 的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑．立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性．它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示．

六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，原因是層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子．
（4）某AlN樣品僅含有Al₂O₃雜質(zhì)，為測(cè)定AlN的含量，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案．
已知：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑ 取一定量的樣品，用以下裝置測(cè)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(shí)驗(yàn)步驟：組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實(shí)驗(yàn)藥品，接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂，打開(kāi)分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體．打開(kāi)K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，測(cè)定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化．通入氮?dú)獾哪康氖前蜒b置中殘留的氨氣全部趕入C裝置．
③由于裝置存在缺陷，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)意見(jiàn)C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置．

Answer 1

分析 （1）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Al原子周圍有4個(gè)N原子；
（2）根據(jù)能量最低原理書(shū)寫核外電子排布進(jìn)行判斷；
（3）六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形，層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電；
（4）①氨氣被濃硫酸吸收，導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，球形干燥管可以防止倒吸；
②組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，依據(jù)原理可知?dú)怏w制備需要先檢查裝置氣密性，加入實(shí)驗(yàn)藥品．接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂，反應(yīng)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(zhǔn)確測(cè)定裝置C的增重；
③空氣中的水蒸氣會(huì)進(jìn)行C中，被濃硫酸吸收，導(dǎo)致測(cè)定氨氣的質(zhì)量偏大．

解答 解：（1）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Al原子周圍有4個(gè)N原子，故Al原子配位數(shù)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(shù)為8，故A不選；
B．Al³⁺核外電子排布為1s²2s²2p⁶，最外層電子數(shù)為8，故B不選；
C．Ti⁴⁺核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，最外層電子數(shù)為8，故C不選；
D．Ga³⁺核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，最外層電子數(shù)為10，故D選，
故選：D；
（3）六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形，層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，
故答案為：平面三角形；層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子；
（4）①氨氣被濃硫酸吸收，導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)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(shí)驗(yàn)裝置，依據(jù)原理可知?dú)怏w制備，需要先檢查裝置氣密性，加入實(shí)驗(yàn)藥品，接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂，反應(yīng)生成氨氣后，通入氮?dú)獍蜒b置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準(zhǔn)確測(cè)定裝置C的增重，質(zhì)量增重為生成氨氣，進(jìn)而計(jì)算AlN的含量，
故答案為：關(guān)閉K₁，打開(kāi)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(huì)進(jìn)行C中，被濃硫酸吸收，導(dǎo)致測(cè)定氨氣的質(zhì)量偏大，需要在C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置，
故答案為：C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)含量的測(cè)定，屬于拼合型題目，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．