Question

16．N和B元素及其化合物在工农生产中有很重要的应用．
（1）写出与N元素的价电子排布式2s²2p³．从原子结构的角度分析B、N和O元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞B．
（2）N元素与H元素形成的NH₃中N原子采取的杂化类型是sp³，B元素与F 元素形成的BF₃分子构型为平面三角形．
（3）立方氮化硼可利用人工方法在高温高压条件下合成，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料．BN的晶体结构与金刚石相似，BN晶体属于原子晶体，微粒间存在的作用力是共价键．
（4）硼和镁的化合物在超导方面也有应用．如图示意的是该化合物的晶体结构单元；镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底的中心各有一个镁原子；六个硼原子位于棱柱内，则该化合物的化学式可表示为MgB₂．

Answer 1

分析 （1）根据N最外层有5个电子，写出价电子排布式；同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素；
（2）根据价层电子对互斥理论确定原子的杂化方式以及分子空间构型；
（3）原子晶体的硬度较大，为空间网状结构，原子晶体中含有共价键；
（4）利用均摊法确定该化合物的化学式．

解答 解：（1）因N最外层即第二层有5个电子，所以价电子排布式为：2s²2p³； 同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素，所以三种元素的第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞B；  
故答案为：2s²2p³；N＞O＞B；
（2）NH₃中N原子形成3个δ键和1个孤电子对，中心原子sp³杂化；BF₃中B原子含有3个σ键且不含孤电子对，中心原子sp²杂化，所以BF₃为平面三角形构型，
故答案为：sp³；平面三角形；
（3）BN的硬度较大，结构与金刚石相似，所以BN是原子晶体，根原子晶体中只含有共价键，所以微粒间存在的作用力是共价键，故答案为：原子；共价键；
（4）该晶胞中，B原子个数=6，Mg原子个数=2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=3，所以Mg原子和B原子个数之比为6：3=2：1，所以其化学式为MgB₂，故答案为：MgB₂．

点评 本题考查了物质结构和性质，涉及化学键的判断、核外电子排布式的书写、晶胞的计算等知识点，注意（4）中顶点上的原子被6个晶胞共用而不是8个晶胞，为易错点．