Question

18．碳、氮元素及其化合物在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究等方面有著重要的作用研究它們的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)意義重大．請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：
（1）寫出基態(tài)氮原子的核外電子排布1s²2s²2p³，基態(tài)碳原子的軌道表示式．
（2）氨是氮的氫化物，它的分子為極性（填“極性”或“非極性”）分子，氨的沸點(diǎn)是同族元素氫化物中較高的，原因是氨分子間易形成氫鍵．
（3）碳的最高價(jià)氧化物中，碳原子的雜化類型為sp．
（4）氮化碳晶體是一種超硬材料，硬度超過(guò)金剛石．氮化碳晶體類型為原子晶體，它的熔點(diǎn)比金剛石的熔點(diǎn)高（填“高”或“低”）．
（5）氮化鎵（GaN）是制備LED發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料，它的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中一個(gè)晶胞中含有氮原子的個(gè)數(shù)為2．

Answer 1

分析 （1）N原子核外有7個(gè)電子，最外層有5個(gè)電子，據(jù)此書寫核外電子排布；根據(jù)構(gòu)造原理順序畫出C的電子排布式；
（2）氨氣為三角錐形分子，屬于極性分子，依據(jù)氨氣中存在氫鍵解答即可；
（3）CO₂分子的結(jié)構(gòu)為O=C=O，根據(jù)碳原子成的σ鍵、孤電子對(duì)數(shù)目確定雜化軌道數(shù)目，進(jìn)而確定C原子雜化方式；
（4）都屬于原子晶體，根據(jù)鍵長(zhǎng)分析，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)熔點(diǎn)越低；
（5）GaN晶胞中，Ga位于頂點(diǎn)和體心，所以含有Ga數(shù)為：8×$\frac{1}{8}$=2，N原子位于棱和體心，所以N數(shù)為：4×$\frac{1}{4}$+1=2．

解答 解：（1）氮原子最外層有7個(gè)電子，N的電子排布式為1s²2s²2p³，C最外層有6個(gè)電子，C的軌道表示式為：故答案為：1s²2s²2p³；；
（2）氨氣為三角錐形分子，屬于極性分子，由于氨氣分子間存在氫鍵，故氨氣的熔沸點(diǎn)較高，故答案為：極性；氨氣分子間可形成氫鍵；
（3）CO₂分子的結(jié)構(gòu)為O=C=O，C原子成2個(gè)σ鍵鍵、沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為2，故其雜化類型為sp雜化，故答案為：sp；
（4）氮化碳晶體硬度較大，屬于原子晶體，立方氮化碳晶體中氮碳鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)要短，故熔點(diǎn)比金剛石的高，故答案為：原子晶體；高；
（5）GaN晶胞中，Ga位于頂點(diǎn)和體心，所以含有Ga數(shù)為：8×$\frac{1}{8}$=2，N原子位于棱和體心，所以N數(shù)為：4×$\frac{1}{4}$+1=2，故答案為：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原子核外電子排布、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算、熔沸點(diǎn)比較、雜化軌道等，難度中等，掌握識(shí)記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)．