氮化鉻常用于薄膜涂層,是一種良好的耐磨材料,同時(shí)在超級(jí)電容器領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。工業(yè)上以鉻鐵礦(FeO?Cr2O3)為原料,經(jīng)過一系列反應(yīng),制備氮化鉻和鉻單質(zhì)的工藝流程如圖:
(1)基態(tài)鉻原子的價(jià)層電子軌道表示式為 。
(2)M是短周期金屬元素,M的部分電離能數(shù)據(jù)如表所示:
|
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
電離能/(kJ?mol-1) |
578 |
1817 |
2745 |
11575 |
14830 |
則M是
Al
Al
(填元素符號(hào))。
(3)制備CrCl
3時(shí),發(fā)生的主要反應(yīng)為Cr
2O
3+3CCl
42CrCl
3+3COCl
2。
①光氣(COCl
2)分子中碳原子的雜化方式為
sp2
sp2
,光氣分子的空間結(jié)構(gòu)是
平面三角形
平面三角形
。
②CrCl
3溶于水得到配合物-氯化二氯四水合鉻(Ⅲ) {[Cr(H
2O)
4Cl
2]Cl},其中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是
O、Cl
O、Cl
,中心離子配位數(shù)為
6
6
。
③CrCl
3的熔點(diǎn)(83℃)比CrF
3的熔點(diǎn)(1100℃)低得多,這是由于
固態(tài)時(shí),CrCl3為分子晶體,CrF3為離子晶體,離子鍵比范德華力強(qiáng)得多
固態(tài)時(shí),CrCl3為分子晶體,CrF3為離子晶體,離子鍵比范德華力強(qiáng)得多
。
(4)氨解CrCl
3制備氮化鉻:先將CrCl
3裝入石英舟,再將石英舟放入反應(yīng)爐中,通入氨氣,在高溫下保溫5小時(shí),即得到結(jié)晶性能良好的純立方相CrN粉末。氮化鉻的熔點(diǎn)為1770℃,它的一種晶體的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則該晶胞中含有CrN的數(shù)目為
4
4
,若其密度為ρg?cm
-3,設(shè)N
A為阿伏加德羅常數(shù)的值,則CrN的晶胞邊長a=
(列出計(jì)算式)nm。