氮化硼（BN）晶体有多种相结构．六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂．立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性．它们的晶体结构如图1所示

Question

氮化硼（ BN）晶体有多种相结构．六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂．立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性．它们的晶体结构如图1所示．

（1）基态硼原子的电子排布式为______．
（2）关于这两种晶体的说法，正确的是______（填序号）．
a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
c．两种晶体中的B-N键均为共价键
d．两种晶体均为分子晶体
（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为______，其结构与石墨相似却不导电，原因是______．
（4）立方相氮化硼晶体中如图2，硼原子的杂化轨道类型为______．该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km的占地壳中被发现．根据这一矿物形成事实，推断实验室 由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是______．
（5）NH₄BF₄ （氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一．1mol NH₄ BF₄含有______mol配位键．
（6）金刚石晶胞如图3所示，晶胞中含有______个碳原子．若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r=

(√(3))/(8)

(√(3))/(8)

a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率

(√(3)π)/(16)

(√(3)π)/(16)

（不要求计算结果）．

Answer 1

（1）基态硼原子核外有5个电子，分别位于1s、2s、2p能级，根据构造原理知其基态的电子排布式1s²2s²2p¹，故答案为：1s²2s²2p¹；
（2）a．立方相氮化硼N原子和B原子之间存在共价单键，所以该化合物中含有σ键不存在π键，故错误；
b．六方相氮化硼层间为层状结构，分子间作用力，作用力小，导致其质地软，故正确；
c．非金属元素之间易形成共价键，所以N原子和B原子之间存在共价键，故正确；
d．立方相氮化硼为空间网状结构，不存在分子，为原子晶体，故错误；
故选bc；
（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，且B原子不存在孤电子对，所以构成的空间构型为平面三角形，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，所以不导电，
故答案为：平面三角形；层状结构中没有自由移动的电子；
（4）立方相氮化硼晶体中，硼原子和四个N原子形成4个共价单键，所以B原子的杂化轨道类型为sp³，在地壳内部，离地面越深，其压强越大、温度越高，根据题干知，实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温高压，故答案为：sp³；高温高压；
（5）一个NH₄BF₄中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键，所以含有2个配位键，则1mol NH₄BF₄含有2mol配位键，
故答案为：2；
（6）根据均摊法可计算出晶胞中碳原子数为8×(1)/(8)+6×(1)/(2)+4=8；根据金刚石晶胞的结构可知，晶胞的体对角线为4个碳原子直径的长度，即√(3)a=8r，所以r=(√(3))/(8)a，晶胞中8个碳原子的体积为8×(4)/(3)πr3，而晶胞的体积为a³，所以碳原子在晶胞中的空间占有率为(8×(4)/(3)πr3)/(a3)=(√(3)π)/(16)，故答案为：8；(√(3))/(8)；

作业帮用户 2017-09-23

问题解析

（1）基态硼原子核外有5个电子，分别位于1s、2s、2p能级，根据构造原理书写其基态的电子排布式；
（2）a．立方相氮化硼含有σ键不存在π键；
b．六方相氮化硼为层状结构，层间为分子间作用力，作用力小；
c．非金属元素之间易形成共价键；
d．由图可知立方相氮化硼是立体网状结构，为原子晶体；
（3）根据B原子和N原子形成的共价键个数及孤电子对个数判断六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子；
（4）立方相氮化硼晶体中，根据硼原子共价键个数及孤电子对个数之和判断；在地壳内部，离地面越深，其压强越大、温度越高；
（5）一个NH₄BF₄中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键，所以含有2个配位键，据此计算；
（6）根据均摊法计算出晶胞中碳原子数；根据金刚石晶胞的结构，利用立体几何的知识，可以计算出r和a的关系，以及碳原子的空间利用率．

名师点评

本题考点：

晶胞的计算；原子核外电子排布；判断简单分子或离子的构型．

考点点评：

本题考查了物质结构和性质，涉及配位键、原子杂化方式的判断、微粒空间构型的判断、晶胞结构的计算等知识点，这些知识点都是考试高频点，根据配位键的概念、价层电子对互斥理论等知识点来分析解答，题目难度中等．

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