题目内容
【题目】氮化硼(BN)晶体有多种结构。回答下列问题:
(1)六方氮化硼的结构与石墨相似(如图所示),具有层状结构,可作高温润滑剂,但不导电。该晶体中存在的作用力类型有___________,六方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______________,六方氮化硼不导电的原因是__________。
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(2)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼(如图所示),该晶胞边长为a pm,c原子的坐标参数为(0,0,0),e为(
,
,0),f为(
,0,
)。
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①由题干所给的坐标参数知,d原子的坐标参数为_________。
②B原子填充在N原子的四面体空隙,且占据此类空隙的比例为_________。
③a位置N原子与b位置B原子的距离为________pm。
【答案】共价键、分子间作用力 平面三角形 该晶体中没有自由移动的未成键单电子,因此不导电 (
,
,
) 50%
【解析】
(1)B和N都是非金属元素,以共价键结合,层和层之间存在分子间作用力,由图可知,一个B原子与3个N原子相连,B原子孤对电子对数=
=0,
键电子对数=
=3,价层电子对数=3+0=3,B原子以sp2杂化,且没有孤对电子,所以构型为平面三角形,该晶体中没有自由移动的未成键单电子,所以不导电,故答案为:共价键、分子间作用力;平面三角形;该晶体中没有自由移动的未成键单电子,因此不导电;
(2) ①c处N的原子坐标参数为(0,0,0),距离该N原子最近的d原子连线处于晶胞体对角线上,且二者距离为体对角线的
,则该N原子到各坐标平面距离均等于晶胞棱长的
,所以d原子的坐标参数为(
,
,
),故答案为:(
,
,
);
②B原子周围4个N原子形成正四面体结构,每个晶胞中有8个这样的正四面体结构,只有4个填充了B原子,所以B原子占据此类空隙的比例为50%,故答案为:50%;
③a到b位置的距离=c到d的距离,c到d的连线处于晶胞体对角线上,且该距离为体对角线的
,而晶胞的体对角线=
=
,所以a到b位置的距离=c到d的距离=
,故答案为:
。