Question

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(rùn)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_(kāi)_______。

(2)關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法，正確的是________(填選項(xiàng)字母)。

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_(kāi)_______，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(lèi)型為_(kāi)_________。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)。根據(jù)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

解析　(1)B的原子序數(shù)為5，故其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p¹。

(2)立方相氮化硼晶體的硬度大小與是否含有σ鍵和π鍵無(wú)關(guān)，與晶體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，即立方相氮化硼晶體為原子晶體，硬度較大，a項(xiàng)錯(cuò)誤；六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，根據(jù)石墨晶體可知其層和層之間是靠范德華力結(jié)合的，故其作用力小，質(zhì)地較軟，b項(xiàng)正確；B和N都是非金屬元素，兩種晶體中的B－N鍵都是共價(jià)鍵，c項(xiàng)正確；六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，屬于混合型晶體，立方相氮化硼晶體為原子晶體，d項(xiàng)錯(cuò)誤。

(3)六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，同一層上的原子在同一平面內(nèi)，根據(jù)六方相氮化硼晶體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個(gè)B原子與3個(gè)N原子相連，故為平面三角形結(jié)構(gòu)；由于B最外層有3個(gè)電子都參與了成鍵，層與層之間沒(méi)有自由移動(dòng)的電子，故不導(dǎo)電。

(4)立方相氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，故B原子為sp³雜化；該晶體存在地下約300 km的古地殼中，因此制備需要的條件是高溫、高壓。

(5)NH中有1個(gè)配位鍵，BF中有1個(gè)配位鍵，故1 mol NH₄BF₄含有2 mol配位鍵。

答案　(1)1s²2s²2p¹

(2)bc

(3)平面三角形　層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子

(4)sp³　高溫、高壓

(5)2