Question

1．已知氮化鋁的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）NH₃空間構(gòu)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(yīng)制得，則反應(yīng)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(shù)用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)；
（2）晶胞中晶胞中N原子數(shù)目為4、Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化鋁化學(xué)式為AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應(yīng)制得，由元素守恒可知還生成甲烷；
（3）頂點(diǎn)白色與相鄰的黑色球位于晶胞體對(duì)角線上，黑色球到側(cè)面距離均相等，過(guò)晶胞中左側(cè)2個(gè)黑色球、右側(cè)2個(gè)黑色球及面心白色球作左、右側(cè)面的平行面，可以將體對(duì)角線4等份，即頂點(diǎn)白色球與相鄰黑色球距離為晶胞體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$，據(jù)此計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，進(jìn)而計(jì)算晶胞體積．利用均攤法計(jì)算晶胞中Al、N原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：（1）氨氣分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)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(shù)目為4、Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化鋁化學(xué)式為AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應(yīng)制得，由元素守恒可知還生成甲烷，反應(yīng)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(diǎn)白色與相鄰的黑色球位于晶胞體對(duì)角線上，黑色球到側(cè)面距離均相等，過(guò)晶胞中左側(cè)2個(gè)黑色球、右側(cè)2個(gè)黑色球及面心白色球作左、右側(cè)面的平行面，可以將體對(duì)角線4等份，即頂點(diǎn)白色球與相鄰黑色球距離為晶胞體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$，則晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)為4acm，晶胞棱長(zhǎng)為$\frac{4\sqrt{3}a}{3}$cm，晶胞中N原子數(shù)目為4、Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)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(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及雜化方式、方程式書寫、晶胞計(jì)算等，（3）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，題目難度中等．