Question

【題目】硼和硼的化合物在工業(yè)上有著廣泛的用途。

(1)基態(tài)硼原子的電子排布式為___________________________。

(2)晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子構(gòu)成的正二十面體(如下圖)，其中有20個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)硼原子。此結(jié)構(gòu)單元中含有硼原子的數(shù)目為________________。

(3)氮化硼(BN)晶體有多種結(jié)構(gòu)。六方氮化硼與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑。立方氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法中，正確的是____(填標(biāo)號(hào)）。

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

(4)六方氮化硼晶體內(nèi)硼原子的雜化方式為________，該晶體不導(dǎo)電的原因是___________。

(5)NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。與BF4—互為等電子體的一種分子的化學(xué)式為__， lmolNH4BF4晶體中含有配位鍵的數(shù)目為_____________。

(6)立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長(zhǎng)為361.5pm，則立方氮化硼的一個(gè)晶胞中含有______個(gè)硼原子，立方氮化硼的密度是____gcm－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NA）。

Answer 1

【答案】1s22s22p1 12 bc sp2 層與層之間無(wú)自由電子 CF4 2NA 4

【解析】

（1）根據(jù)B的原子序數(shù)為5，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)核外電子排布式。

（2）由圖可知，有20個(gè)等邊三角形，晶體硼每個(gè)三角形的頂點(diǎn)被5個(gè)三角形所共用，則此頂點(diǎn)完全屬于一個(gè)三角形的只占到1/5，每個(gè)三角形中有3個(gè)點(diǎn)，且晶體硼中有20個(gè)這樣的三角形，則晶體硼中這樣的頂點(diǎn)有20×1/5×3=12。

（3）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(jià)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；

（4）六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰3個(gè)氮原子形成σ鍵；六方相氮化硼晶體的層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由電子。

（5）具有相同價(jià)電子總數(shù)和相同原子總數(shù)的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征，這一原理稱為“等電子原理”。 NH4+和BF4-各含有1個(gè)配位鍵。

（6）根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)可以判斷出金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×1/8+6×1/2+4=8，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。一個(gè)晶胞的質(zhì)量為4×25g/NA，一個(gè)立方氮化硼晶胞的體積為(361.5pm)3，根據(jù)ρ=m/V計(jì)算密度。

（1）B的原子序數(shù)為5，基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1，故答案為：1s22s22p1。

（2）由圖可知，有20個(gè)等邊三角形，晶體硼每個(gè)三角形的頂點(diǎn)被5個(gè)三角形所共用，則此頂點(diǎn)完全屬于一個(gè)三角形的只占到1/5，每個(gè)三角形中有3個(gè)點(diǎn)，且晶體硼中有20個(gè)這樣的三角形，則晶體硼中這樣的頂點(diǎn)有20×1/5×3=12，故答案為：12。

（3）a. 立方相氮化硼中N原子與B原子之間形成單鍵，所以無(wú)π鍵，故錯(cuò)誤；

b. 六方相氮化硼層間作用力為范德華力，六方相氮化硼質(zhì)地軟，故正確；

c.兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵，故正確；

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，故錯(cuò)誤；

故選bc。

（4）六方氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰3個(gè)氮原子形成σ鍵，且B上沒(méi)有孤電子對(duì)，故硼原子的雜化方式為sp2；六方相氮化硼晶體的層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由電子，故不能導(dǎo)電，故答案為：sp2；層與層之間無(wú)自由電子。

（5）具有相同價(jià)電子總數(shù)和相同原子總數(shù)的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征，這一原理稱為“等電子原理”。與BF4—互為等電子體的一種分子的化學(xué)式為CF4，NH4BF4中NH4+和BF4-各含有1個(gè)配位鍵，則1molNH4BF4中含有的配位鍵個(gè)數(shù)為2NA，故答案為：CF4；2NA。

（6）根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)可以判斷出金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×1/8+6×1/2+4=8，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。一個(gè)晶胞的質(zhì)量為4×25g/NA，一個(gè)立方氮化硼晶胞的體積為(361.5pm)3，根據(jù)ρ=m/V計(jì)算密度，因此立方氮化硼的密度是 gcm-3，故答案為：4； 。