Question

6．氮化硼（BN）被稱為一種“宇宙時代的材料”，具有很大的硬度．
（1）基態(tài)硼原子有1個未成對電子，氮離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶．
（2）部分硼的化合物有以下轉(zhuǎn)化：BNH₆$→_{①}^{-4H}$HB$→_{②}^{180-190℃}$B₃N₃H₆，
則下列敘述正確的是BC（填序號）；
A．B₃N₃H₆俗稱無機苯，但不是平面分子
B．BNH₆與乙烷是等電子體
C．HB≡NH中的硼原子、氮原子的雜化類型相同
D．硼、氮、氧三元素的第一電離能比較：B＜N＜O
（3）如圖的晶體結(jié)構(gòu)中，黑球白球分別代表不同的原子、離子或分子，則圖1的晶胞中含有的粒子總數(shù)為5；圖2中的白球的配位數(shù)是8．

（4）已知圖3、4均表示BN晶體的結(jié)構(gòu)，制備氮化硼的原理為：BCl₃+2NH₃=BN+2HCl+NH₄Cl，當該反應(yīng)中有1mol BN生成時，則反應(yīng)中可形成2mol 配位鍵，比較氮化硼晶體與晶體硅的沸點高低并解釋原因氮化硼晶體的熔點比晶體硅的高，B-N鍵的鍵能比Si-Si鍵的鍵能大．
（5）X射線的衍射實驗可獲取晶體的結(jié)構(gòu)，包括晶胞形狀、大小及原子的分布等參數(shù)，從而提供了又一種實驗測定阿伏加德羅常數(shù)和元素的相對質(zhì)量的方法．若圖4晶胞的邊長為a nm，密度為ρ g•cm^-3，則阿伏加德羅常數(shù)為$\frac{1{0}^{23}}{{a}^{3}ρ}$（要求化為最簡關(guān)系）．

Answer 1

分析 （1）B原子核外電子排布為1s²2s²2p¹；N^3-離子核外電子數(shù)為10，根據(jù)能量最低原理書寫；
（2）A．B₃N₃H₆與苯的結(jié)構(gòu)相似；
B．原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同（或電子總數(shù)相同）的微�；�為等電子體；
C．HB≡NH中的硼原子、氮原子均形成2個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目相同；
D．同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級容納3個電子，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（3）利用均攤法計算圖1的晶胞中含有的粒子總數(shù)；與白色球最近的黑色球處于體心位置，每個頂點白色球為8個晶胞共用；
（4）由圖可知，B原子與N原子之間4個共價鍵，其中一個為配位鍵，生成1molBN時，得到1molNH₄Cl，1個銨根離子中也含有1個配位鍵；
氮化硼與晶體硅均為原子晶體，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高；
（5）利用均攤法計算晶胞中B、N原子數(shù)目，結(jié)合阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞的質(zhì)量，根據(jù)m=ρV計算晶胞的質(zhì)量，聯(lián)立關(guān)系式可求阿伏伽德羅常數(shù)．

解答 解：（1）B原子核外電子排布為1s²2s²2p¹，2p能級的1個電子為未成對電子；N^3-離子核外電子數(shù)為10，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶，
故答案為：1；1s²2s²2p⁶；
（2）A．B₃N₃H₆與苯為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，為平面結(jié)構(gòu)，故A錯誤；
B．BNH₆與乙烷是原子總數(shù)相同、電子總數(shù)相同，二者互為等電子體，故B正確；
C．HB≡NH中的硼原子、氮原子均形成2個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目均為2，雜化方式sp雜化，故C正確；
D．同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級容納3個電子，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能B＜O＜N，故D錯誤，
故選：BC；
（3）圖1的晶胞中含有的粒子總數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=5；與白色球最近的黑色球處于體心位置，每個頂點白色球為8個晶胞共用，故白色球的配位數(shù)為8，
故答案為：5；8；
（4）由圖可知，B原子與N原子之間4個共價鍵，其中一個為配位鍵，生成1molBN時，形成1mol配位鍵，同時得到1molNH₄Cl，1個銨根離子中也含有1個配位鍵，故形成配位鍵為2mol，
氮化硼與晶體硅均為原子晶體，Si原子半徑大于B原子、N原子半徑，Si-Si鍵的鍵長大于B-N鍵的鍵長，故B-N鍵的鍵能比Si-Si鍵的鍵能大，則氮化硼晶體的熔點比晶體硅的高，
故答案為：2；氮化硼晶體的熔點比晶體硅的高，B-N鍵的鍵能比Si-Si鍵的鍵能大；
越短，鍵能越大，晶體熔點越高；
（5）晶胞中B原子數(shù)目=N原子數(shù)目=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×（11+14）}{{N}_{A}}$g，胞的邊長為a nm，密度為ρ g•cm^-3，則：$\frac{4×（11+14）}{{N}_{A}}$g=（a×10^-7cm）³×ρ g•cm^-3，整理得N_A=$\frac{1{0}^{23}}{{a}^{3}ρ}$，
故答案為：$\frac{1{0}^{23}}{{a}^{3}ρ}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、等電子體、電離能、晶體熔沸點比較、晶胞結(jié)構(gòu)及計算等，（3）中白色球配位數(shù)為易錯點，學(xué)生容易認為頂點黑色球與白色球最近，難度中等．