Question

17．B、C、N、Si是幾種常見的重要非金屬元素，其形成的各種化合物在白然界中廣泛存在．

（1）基態(tài)硼原子的電子排布式為1s²2s²2p¹．C、N、Si元素原子的第一電離能由大到小的順序為N＞C＞Si．
（2）BF₃ 與一定量的水可形成如圖1晶體R．
①晶體R中各種微粒間的作用力涉及abce（填字母）．
a．離子鍵    b．共價鍵    c．配位鍵 d．金屬鍵    e．范德華力
②R中陰離子的空間構(gòu)型為四面體．
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）與CuCl₂  溶液中形成配離子（結(jié)構(gòu)如圖2）．乙二胺分子中氮原子的雜化類型為sp³雜化．乙二胺和三甲胺[N（CH₃）₃]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點高得多，原因是乙二胺分子之間可以形成氫鍵，三甲胺分子之間不能形成氫鍵．
（4）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，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤滑劑．它的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示．六方相氮化硼是否含有π鍵？不含（填“含”或“不含”），其質(zhì)地軟的原因是層與層之間通過范德華力結(jié)合在一起，作用力小，導(dǎo)致其質(zhì)地軟；該物質(zhì)3能否導(dǎo)電？不能（填“能”或“不能”），原因是層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動的電子．
（5）SiC是原子晶體，其品胞結(jié)構(gòu)類似金剛石，假設(shè)正方體的邊長為acm，估算SiC晶體的密度為$\frac{160}{{{a}^{3}•N}_{A}}$g．cm^-3（用含N_A、a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)構(gòu)造原理寫出硼原子的核外電子排布式；同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
（2）晶體R中各種微粒間的作用力涉及離子鍵、共價鍵、配位鍵、范德華力；陰離子中中心原子B原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以B原子采用sp³雜化方式，為四面體構(gòu)型；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）中N原子呈3個σ鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化．
乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之間可以形成氫鍵，但三甲胺[N（CH₃）₃]分子之間不能形成氫鍵．
（4）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，形平面三角形，向空間發(fā)展成層狀結(jié)構(gòu)．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(jié)合在一起；作用力小，導(dǎo)致其質(zhì)地軟，六方相氮化硼晶體層內(nèi)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，該物質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)中不存在自由移動的電子，所以不導(dǎo)電；
（5）該晶胞中C原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個數(shù)為4，晶胞邊長=acm，體積V=（acm）³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）硼原子核外有5個電子，其核外電子排布式為：1s²2s²2p¹，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，所以C、N、si三種元素的第一電離能由大到小的順序為：N＞C＞Si，
故答案為：1s²2s²2p¹；N＞C＞Si；
（2）①晶體R中各種微粒間的作用力涉及離子鍵、共價鍵、配位鍵、范德華力；
②陰離子中中心原子B原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以B原子采用sp³雜化方式，為四面體構(gòu)型；
故答案為：①abce；②四面體；
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）中N原子呈3個σ鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化．
乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之間可以形成氫鍵，三甲胺[N（CH₃）₃]分子之間不能形成氫鍵，故乙二胺的沸點較高．
故答案為：sp³雜化；乙二胺分子之間可以形成氫鍵，三甲胺分子之間不能形成氫鍵；
（4）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，形平面三角形，向空間發(fā)展成層狀結(jié)構(gòu)．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(jié)合在一起；作用力小，導(dǎo)致其質(zhì)地軟，六方相氮化硼晶體層內(nèi)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，該物質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)中不存在自由移動的電子，所以不導(dǎo)電；
故答案為：不含；層與層之間通過范德華力結(jié)合在一起，作用力小，導(dǎo)致其質(zhì)地軟；不能；層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動的電子；
（5）該晶胞中C原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個數(shù)為4，晶胞邊長=acm，體積V=（acm）³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{40×4}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm³⁼$\frac{160}{{{a}^{3}•N}_{A}}$g•cm³；
故答案為：$\frac{160}{{{a}^{3}•N}_{A}}$•

點評 考查核外電子排布規(guī)律、電負(fù)性、雜化軌道、分子空間結(jié)構(gòu)、氫鍵與化學(xué)鍵、晶胞等，綜合性較強(qiáng)，難度中等，是對知識的綜合運用，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與分析問題解決問題的能力．