题目内容

6．氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN．关于BF3和BN，请回答下列问题：
（1）基态B原子的电子排布式为1s22s2sp1； BN中B元素的化合价为N；
（2）在BF3分子中，F-B-F的键角是120°，B原子的杂化轨道类型为sp2，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF${\;}_{4}^{-}$的立体构型为正四面体；
（3）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为共价键（或极性共价键），，层间作用力为分子间作用力；
（4）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，立方氮化硼中氮原子与硼原子交错排列，其晶体结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为3.615×10-10cm，立方氮化硼的晶体类型是原子晶体，立方氮化硼中晶胞含有4个硼原子，晶胞的密度是=$\frac{25×4}{（3.615×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm-3．（只列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为NA，相对原子质量：N-14    B-11 ）．

分析 （1）B原子核外电子数为5，根据能量最低原理书写核外电子排布；B属于第ⅢA族元素，化合价为+3价；
（2）计算B原子价层电子对数、孤电子对数，确定BF3分子、BF4-的空间结构，判断BF3中键角、B原子杂化方式；
（3）B、N均属于非金属元素，二者形成的化学键是极性共价键；根据其结构与石墨相似，层与层之间应该靠分子间作用力结合；
（4）立方氮化硼中氮原子与硼原子交错排列，其晶体结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，立方氮化硼属于原子晶体；金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示：，所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子，计算BN晶胞的质量、晶胞的体积，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度．

解答 解：（1）基态B原子的电子排布式为1s22s2sp1，BN中B元素的化合价为+3，故答案为：1s22s2sp1；+3；
（2）BF3中B原子孤对电子对数=$\frac{1}{2}$×（3-3×1）=0，B原子形成3个σ 键，所以BF3分子为平面正三角形，键角为120°，杂化轨道数目为3+0=3，B原子杂化方式为sp2；BF4-中心原子的孤对电子对数=$\frac{1}{2}$×（3+1-4×1）=0，B原子形成4个σ 键，所以其结构为正四面体，故答案为：120°；sp2；正四面体；
（3）B、N均属于非金属元素，二者形成的化学键是极性共价键；根据石墨结构可知六方氮化硼晶体中，层与层之间靠分子间作用力结合，故答案为：共价键（或极性共价键）；分子间作用力；
（4）立方氮化硼中氮原子与硼原子交错排列，其晶体结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，立方氮化硼属于原子晶体；金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示：，所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子，BN晶胞中的质量为$\frac{25g}{{N}_{A}}$，一个立方氮化硼晶胞的体积是（3.615×10-10cm）3，因此立方氮化硼的密度=$\frac{25g}{{N}_{A}}$÷（3.615×10-10cm）3=$\frac{25×4}{（3.615×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm-3，
故答案为：原子晶体；4；$\frac{25×4}{（3.615×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、分子空间构型、杂化类型的判断、晶胞结构以及晶胞的有关计算，（4）为易错点，注意熟记中学常见晶胞结构，难度中等．

练习册系列答案
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16．下列物质的分类合理的是（　　）
A．氧化物：CuO、NO、SO2、H2O
B．碱：NaOH、KOH、Ba（OH）2、Na2CO3
C．碱性氧化物：Na2O、CaO、Al2O3、Na2O2
D．电解质：KNO3、Cl2、HCl、BaSO4
17．下列说法不正确的是（　　）
A．一定温度和压强下，气态物质的体积主要由构成气体的分子的大小决定
B．从1 L 2 mol/L的H2SO4溶液中取出0.5 L，该溶液中氢离子的浓度为4mol/L
C．同温同压下，30mLA2气体和10mL B2气体恰好完全反应生成20mLC气体，则C化学式为 A3 B或B A3
D．同温同压下任何气体的分子间距离几乎相等
14．下列叙述中错误的是（　　）
A．相同体积的任何气体都含有相同数目的分子
B．标准状况下，5L H2S气体与5L NH3的原子个数比为3：4．
C．同温同压下相同体积的N2气和CO气体有相同物质的量、相同的质量和相同的对空气的密度
D．相同温度下，气体的压强比等于气体体积的反比
1．下列描述中正确的是（　　）
A．CS2为V形的极性分子
B．ClO3- 的空间构型为平面三角形
C．SF6中S原子和氟原子均满足最外层8电子稳定结构
D．SiF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化，SiF4分子呈空间正四面体，SO32-呈三角锥形
11．下列反应的离子方程式正确的是（　　）
A．氢氧化钡溶液与硫酸反应     Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
B．澄清的石灰水与稀盐酸反应  Ca（OH）2+2H+=Ca2++2H2O
C．铜片插入硝酸银溶液中  Cu+Ag+=Cu2++Ag
D．碳酸钡溶于稀盐酸中   BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑
18．CuSO4•5H2O是配合物，显蓝色，其溶液加入NH3后变深蓝，加入乙醇后有晶体析出，则下列说法不正确的是（　　）
A．H2O作配体时，Cu与H2O形成σ键B．H2O的配位能力大于NH3
C．乙醇可减小离子晶体的溶解度D．Cu（NH3）4SO4遇BaCl2有白色沉淀生成
15．填写下面的表格，从这些数据中得出有用的结论：
粒子符号  相对分子（原子）质量每个粒子的质量（g/个） 1mol物质含有的粒子数（个） 1mol物质质量（g） 
 C  1.993×10-23  
 Fe  9.302×10-23  
 H2SO4  1.628×10-22  
 H2O  2.990×10-23  
 Na+  3.821×10-23  
 OH-  2.824×10-23  
结论：当质量以g为单位时，
①1mol任何原子的质量在数值上都等于相对原子质量；
②1mol任何分子的质量在数值上都等于这种分子的相对分子质量；
③1mol任何离子的质量在数值上都等于这种离子的相对原子质量．
19．在水溶液中能大量共存的离子组是（　　）
A．Al3+  H+  HCO3-B．Na+  NO3-  Cl-C．H+  OH-  SO42-D．Ca2+  K+  CO32-

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