Question

12．已知六方氮化硼類(lèi)似于石墨的結(jié)構(gòu)，如圖所示，利用所學(xué)知識(shí)結(jié)合該圖回答下列問(wèn)題．
（1）寫(xiě)出六方氮化硼的化學(xué)式BN．
（2）硼原子與氮原子之間的化學(xué)鍵為極性共價(jià)鍵，層間作用力為分子間作用力．
（3）六方氮化硼雖然類(lèi)似于石墨結(jié)構(gòu)，但是不導(dǎo)電，其原因是六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)其層結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由電子．
（4）氮化硼和磷化硼都是高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，但氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體高，其原因是磷化硼和氮化硼都屬于原子晶體，而氮原子的半徑比磷原子小，B-N共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比B-P鍵短，鍵能大，所以氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體的高．
（5）六方氮化硼在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為另外一種結(jié)構(gòu)X，該結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金剛石，回答下列問(wèn)題．
①在X結(jié)構(gòu)的晶胞中含有的B原子數(shù)為4，含有的N原子數(shù)為4．
②在X中B原子與N原子之間共價(jià)鍵與配位鍵的數(shù)目比為3：1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖形解答．正六邊形有六個(gè)點(diǎn)，就有六個(gè)原子．而每一個(gè)點(diǎn)是三個(gè)六邊形公用，據(jù)此計(jì)算晶胞中N、B原子數(shù)目確定化學(xué)式；
（2）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；
（3）晶體中存在可以自由移動(dòng)的電子能導(dǎo)電；
（4）原子晶體中，物質(zhì)熔點(diǎn)與原子半徑、鍵長(zhǎng)成反比；
（5）立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金剛石，立方氮化硼屬于原子晶體；立方氮化硼晶胞中N原子處于8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，氮原子與周?chē)��?個(gè)硼原子形成四面體結(jié)構(gòu)、硼原子與周?chē)��?個(gè)氮原子形成四面體結(jié)構(gòu)，據(jù)此分析判斷晶胞中含有的B、N原子數(shù)以及B原子與N原子之間共價(jià)鍵與配位鍵的數(shù)目比．

解答 解：（1）根據(jù)六方氮化硼類(lèi)似于石墨的結(jié)構(gòu)，圖示為正六邊形，可推知每個(gè)正六邊形所占有的原子數(shù)為6個(gè)，而每一個(gè)點(diǎn)都是3個(gè)六邊形公用的，晶胞中N原子數(shù)目=6×$\frac{1}{3}$=2、B原子數(shù)目=2，故氮化硼的化學(xué)式為BN，
故答案為：BN；
（2）不同非金屬元素之間易形成極性鍵，所以B-N原子之間存在極性共價(jià)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：極性共價(jià)鍵；分子間作用力；
（3）六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)其層結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由電子，所以不導(dǎo)電，
故答案為：六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)其層結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由電子；
（4）原子晶體中，物質(zhì)熔點(diǎn)與原子半徑、鍵長(zhǎng)成反比，磷原子的半徑比氮原子大，N-B共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比B-P小，鍵能大，所以氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體高，
故答案為：磷化硼和氮化硼都屬于原子晶體，而氮原子的半徑比磷原子小，B-N共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比B-P鍵短，鍵能大，所以氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體的高．
（5）立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金剛石，屬于原子晶體；金剛石晶胞是立方體，其中8個(gè)頂點(diǎn)有8個(gè)碳原子，6個(gè)面各有6個(gè)碳原子，立方體內(nèi)部還有4個(gè)碳原子，如圖所示：，所以金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，立方氮化硼中氮原子與周?chē)��?個(gè)硼原子形成四面體結(jié)構(gòu)、硼原子與周?chē)��?個(gè)氮原子形成四面體結(jié)構(gòu)，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個(gè)N和4個(gè)B原子，B原子最外層有3個(gè)電子，形成4個(gè)共價(jià)鍵，含有1個(gè)配位鍵，則B原子與N原子之間共價(jià)鍵與配位鍵的數(shù)目比為3：1，
故答案為：4；4；3：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及六方氮化硼的化學(xué)式求算、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高頻考點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞密度計(jì)算，題目難度中等．