Question

2．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，只有層狀結(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．
（1）基態(tài)硼原子的電子排布式為1s²2s²2p¹．
（2）下列關(guān)于這兩種晶體的說法，正確的是bce（填序號(hào)）．
a．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大
b．六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟
c．兩種晶體的B-N鍵均為共價(jià)鍵   
d．兩種晶體均為分子晶體
e．立方相氮化硼的晶體晶胞中，含有4個(gè)B原子，4個(gè)N原子
（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，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，原因是層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動(dòng)的電子．
（4）立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為sp³．該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300km的地殼中被發(fā)現(xiàn)．根據(jù)這一礦物形成事實(shí)，推斷實(shí)驗(yàn)室中由六方相氮化硼合成立方相氮化硼時(shí)需要的條件應(yīng)是高溫高壓．
（5）NH₄BF₄（氟硼酸銨）是合成氮化硼納米管的原料之一，1mol NH₄BF₄含有2mol配位鍵．

Answer 1

分析 （1）B原子核外電子數(shù)為5，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）①a．立方相氮化硼中N原子與B原子之間形成單鍵；
b．六方相氮化硼層間作用力為范德華力；
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵；
d．立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性，屬于原子晶體；
e．立方相氮化硼的晶體與金剛石相似，晶胞中含有8個(gè)原子，B、N原子數(shù)目之比為1：1；
（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)成平面三角形；六方相氮化硼晶體的層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由電子；
（4）立方相氮化硼晶體中，硼原子形成4個(gè)σ鍵、沒有孤電子對(duì)；在地殼內(nèi)部，離地面越深，其壓強(qiáng)越大、溫度越高；
（5）一個(gè)NH₄BF₄中N原子和其中一個(gè)H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個(gè)F原子之間存在一個(gè)配位鍵，所以含有2個(gè)配位鍵．

解答 解：（1）基態(tài)硼原子核外有5個(gè)電子，分別位于1s、2s、2p能級(jí)，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)的電子排布式1s²2s²2p¹，故答案為：1s²2s²2p¹；
（2a．立方相氮化硼中N原子與B原子之間形成單鍵，不含π鍵，屬于原子晶體，所以硬度大，故a錯(cuò)誤
b．六方相氮化硼層間作用力為范德華力，所以質(zhì)地軟，故b正確；
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵，故c正確；
d．立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性，屬于原子晶體，故d錯(cuò)誤，
e．立方相氮化硼的晶體與金剛石相似，晶胞中含有8個(gè)原子，B、N原子數(shù)目之比為1：1，含有4個(gè)B原子，4個(gè)N原子，故e正確．
故選：bce；
（3）六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子形成3個(gè)共價(jià)單鍵，且B原子不存在孤電子對(duì)，所以構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形，該物質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)中不存在自由移動(dòng)的電子，所以不導(dǎo)電，
故答案為：平面三角形；層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動(dòng)的電子；
（4）立方相氮化硼晶體中，硼原子形成4個(gè)σ鍵、沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp³雜化，
立方相氮化硼晶體中，硼原子和四個(gè)N原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，所以B原子的雜化軌道類型為sp³，在地殼內(nèi)部，離地面越深，其壓強(qiáng)越大、溫度越高，根據(jù)題干知，實(shí)驗(yàn)室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是高溫高壓，
故答案為：sp³；高溫高壓；
（5）一個(gè)NH₄BF₄中N原子和其中一個(gè)H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個(gè)F原子之間存在一個(gè)配位鍵，所以含有2個(gè)配位鍵，則1mol NH₄BF₄含有2mol配位鍵．
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、分子結(jié)構(gòu)、晶胞結(jié)構(gòu)、配位鍵等，注意根據(jù)有無自由電子分析六方相氮化硼晶體不導(dǎo)電，難度中等．