Question

2．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，只有層狀結構，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．它們的晶體結構如圖所示．
（1）基態(tài)硼原子的電子排布式為1s²2s²2p¹．
（2）下列關于這兩種晶體的說法，正確的是bce（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．兩種晶體的B-N鍵均為共價鍵   
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B原子，4個N原子
（3）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平面三角形，其結構與石墨相似卻不導電，原因是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，推斷實驗室中由六方相氮化硼合成立方相氮化硼時需要的條件應是高溫高壓．
（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一個硼原子與相鄰氮原子構成平面三角形；六方相氮化硼晶體的層狀結構中沒有自由電子；
（4）立方相氮化硼晶體中，硼原子形成4個σ鍵、沒有孤電子對；在地殼內部，離地面越深，其壓強越大、溫度越高；
（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．

解答 解：（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(jù)構造原理知其基態(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錯誤
b．六方相氮化硼層間作用力為范德華力，所以質地軟，故b正確；
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵，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錯誤，
e．立方相氮化硼的晶體與金剛石相似，晶胞中含有8個原子，B、N原子數(shù)目之比為1：1，含有4個B原子，4個N原子，故e正確．
故選：bce；
（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，硼原子形成4個σ鍵、沒有孤電子對，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(jù)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．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、分子結構、晶胞結構、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電，難度中等．