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。它们的晶体结构如下图所示。

　　　

(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，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300 km的古地壳中被发现。根椐这一矿物形成事实，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。1 mol NH₄BF₄ 含有________mol配位键。

Answer 1

(1)1s²2s²2p¹　(2)b、c　(3)平面三角形　层状结构中没有自由移动的电子　(4)sp³　高温、高压　(5)2

[解析] (1)硼原子的核外电子数是5，则基态硼原子的电子排布式为 1s²2s²2p¹。(3)根据题目和图示的信息可知：六方相氮化硼与石墨相似，都为混合型晶体，立方相氮化硼与金刚石相似，都为原子晶体，且硼原子和氮原子都形成σ键。则a、d选项错误。(3)基态硼原子外围电子排布式为2s²2p¹，层内一个硼原子与相邻的三个氮原子形成3个σ键，无孤对电子，其构成的空间构型为平面三角形。六方相氮化硼与石墨相似，但不能导电说明没有自由移动的电子。(4)中心原子的杂化轨道数n＝成键数＋孤对电子对数，根据图示可知，立方相氮化硼中硼原子与周围4个氮原子形成4个σ键，且硼原子不存在孤对电子，则n＝4，硼原子的杂化轨道类型为sp³杂化。根据该天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现，可推断该条件为高温高压；或者根据石墨转化成金刚石所需要的条件是高温高压，则六方相氮化硼合成立方相氮化硼的条件也是高温高压。(5)NH₄BF₄中存在NH和BF，1个NH中存在一个配位键，1个BF中存在1个配位键，则1 mol NH₄BF₄中存在2 mol配位键。