Question

[化學(xué)——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)](13分)

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。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(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　　

(1)基態(tài)硼原子的電子排布式為________。

(2)關(guān)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(zhì)地軟

c．兩種晶體中的B—N鍵均為共價(jià)鍵

d．兩種晶體均為分子晶體

(3)六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，原因是_____________________________________________________。

(4)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地下約300 km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根椐這一礦物形成事實(shí)，推斷實(shí)驗(yàn)室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是________________。

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

Answer 1

(1)1s²2s²2p¹　(2)b、c　(3)平面三角形　層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動(dòng)的電子　(4)sp³　高溫、高壓　(5)2

[解析] (1)硼原子的核外電子數(shù)是5，則基態(tài)硼原子的電子排布式為 1s²2s²2p¹。(3)根據(jù)題目和圖示的信息可知：六方相氮化硼與石墨相似，都為混合型晶體，立方相氮化硼與金剛石相似，都為原子晶體，且硼原子和氮原子都形成σ鍵。則a、d選項(xiàng)錯(cuò)誤。(3)基態(tài)硼原子外圍電子排布式為2s²2p¹，層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰的三個(gè)氮原子形成3個(gè)σ鍵，無孤對電子，其構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形。六方相氮化硼與石墨相似，但不能導(dǎo)電說明沒有自由移動(dòng)的電子。(4)中心原子的雜化軌道數(shù)n＝成鍵數(shù)＋孤對電子對數(shù)，根據(jù)圖示可知，立方相氮化硼中硼原子與周圍4個(gè)氮原子形成4個(gè)σ鍵，且硼原子不存在孤對電子，則n＝4，硼原子的雜化軌道類型為sp³雜化。根據(jù)該天然礦物在青藏高原地下約300 km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)，可推斷該條件為高溫高壓；或者根據(jù)石墨轉(zhuǎn)化成金剛石所需要的條件是高溫高壓，則六方相氮化硼合成立方相氮化硼的條件也是高溫高壓。(5)NH₄BF₄中存在NH和BF，1個(gè)NH中存在一個(gè)配位鍵，1個(gè)BF中存在1個(gè)配位鍵，則1 mol NH₄BF₄中存在2 mol配位鍵。