Question

2．氮化硼（BN）是一種重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BF₃和BN，請(qǐng)回答下列問題
（1）基態(tài)B原子的電子排布式為1s²2s²2p¹；B和N相比，電負(fù)性較大的是N，BN中B元素的化合價(jià)為+3；
（2）在BF₃分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是120°，B原子的雜化軌道類型為sp²，BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體結(jié)構(gòu)為正四面體；
（3）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為極性鍵，層間作用力為分子間作用力；
（4）六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有4個(gè)氮原子、4個(gè)硼原子，立方氮化硼的密度是$\frac{100}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

分析 （1）B原子核外有5個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；同一其元素元素，電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大；化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0，該化合物中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，據(jù)此判斷B元素化合價(jià)；
（2）BF₃分子中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，所以為平面正三角形結(jié)構(gòu)；
根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定原子雜化方式、微�？臻g構(gòu)型，BF₃分子中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，BF₄^-中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)；
（3）不同非金屬元素之間易形成極性鍵；分子之間存在分子間作用力；
（4）該晶胞中如果C原子位于頂點(diǎn)和面心上，則N原子位于晶胞內(nèi)部，且一個(gè)頂點(diǎn)和三個(gè)面心上C原子連接一個(gè)N原子；
該晶胞邊長=361.5pm=361.5×10^-10cm，體積=（361.5×10^-10cm）³，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：（1）B原子核外有5個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式1s²2s²2p¹；
同一其元素元素，電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大，所以電負(fù)性N＞B；
化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0，該化合物中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，則B元素化合價(jià)為+3價(jià)，
故答案為：1s²2s²2p¹；N；+3；
（2）BF₃分子中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，所以為平面正三角形結(jié)構(gòu)，則F-B-F的鍵角是120°；
根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定原子雜化方式、微�？臻g構(gòu)型，BF₃分子中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，BF₄^-中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，所以BF₃分子中B采用sp²雜化、BF₄^-是正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：120°；sp²；正四面體；
（3）不同非金屬元素之間易形成極性鍵，所以B-N原子之間存在極性鍵；分子之間存在分子間作用力，所以層之間存在分子間作用力，
故答案為：極性鍵；分子間作用力；
（4）該晶胞中如果C原子位于頂點(diǎn)和面心上，則N原子位于晶胞內(nèi)部，且一個(gè)頂點(diǎn)和三個(gè)面心上C原子連接一個(gè)N原子，所以該晶胞中C原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、N原子個(gè)數(shù)為4；
該晶胞邊長=361.5pm=361.5×10^-10cm，體積=（361.5×10^-10cm）³，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{100}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：4；4；$\frac{100}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、微�？臻g構(gòu)型判斷、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高頻考點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞密度計(jì)算，知道密度公式中各個(gè)字母含義，題目難度中等．