Question

【題目】氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結構如右圖所示。

⑴基態(tài)硼原子的電子排布式為______________________________。

⑵ 關于這兩種晶體的說法，正確的是_________________(填序號)。

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，所以質地軟

c.兩種晶體中的B－N鍵均為共價鍵 d.兩種晶體均為分子晶體

⑶六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為________，其結構與石墨相似卻不導電，原因是______________________________。

⑷立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為___________________。該晶體的天然礦物在青藏高原在下約300Km的古地殼中被發(fā)現。根據這一礦物形成事實，推斷實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是____________________________。

⑸NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1mo NH4BF4含有_____________mol配位鍵。

Answer 1

【答案】1s22s22p1 b、c 平面三角形 層狀結構中沒有自由移動的電子 sp3 高溫、高壓 2

【解析】

B位于第2周期ⅢA族，核外電子排布式1s22s22p1，形成的六方相氮化硼，每一個B與3個N原子相連，每1個N原子與3個B原子相連，形成平面六邊形結構，向平面發(fā)展成層狀結構．六方相氮化硼，不含π鍵，只含σ鍵，層與層之間通過范德華力結合在一起；B原子的電子全部成鍵，晶體中沒有自由移動的電子，不導電．立方相氮化硼每個B原子與4個N原子相連，每個N與4個B原子相連，構成正四面體，向空間發(fā)展形成網狀結構．B原子的雜化方式為sp3，由于六方相氮化硼比立方相氮化硼穩(wěn)定，立方相氮化硼的天然礦物在青藏高原在下約300Km的古地殼中被發(fā)現，說明由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是高溫高壓．根據配位鍵理論，NH4BF4有1個N-H和一個B-F屬于配位鍵。

（1）基態(tài)硼原子核外有5個電子，分別位于1s、2s、2p能級，根據構造原理知其基態(tài)的電子排布式1s22s22p1，故答案為：1s22s22p1；

（2）a．立方相氮化硼N原子和B原子之間只存在共價單鍵，N和B的價電子全部參與成鍵，所以該化合物中含有σ鍵，不存在π鍵，故錯誤；

b．六方相氮化硼層間為分子間作用力，作用力小，導致其質地軟，故正確；

c．非金屬元素之間易形成共價鍵，所以N原子和B原子之間存在共價鍵，故正確；

d．立方相氮化硼為空間網狀結構，不存在分子，為原子晶體，故錯誤；

故選bc；

（3）六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子形成3個共價單鍵，且B原子不存在孤電子對，所以硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為平面三角形。該物質的層狀結構中不存在自由移動的電子，所以不導電，故答案為：平面三角形；層狀結構中沒有自由移動的電子；

（4）立方相氮化硼晶體中，硼原子和四個N原子形成4個共價單鍵，所以B原子的雜化軌道類型為sp3，在地殼內部，離地面越深，其壓強越大、溫度越高，根據題干知，實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是高溫高壓，故答案為：sp3；高溫高壓；

（5）一個NH4BF4中N原子和其中一個H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個F原子之間存在一個配位鍵，所以含有2個配位鍵，則1mol NH4BF4含有2mol配位鍵，故答案為：2。