题目内容

12．已知六方氮化硼类似于石墨的结构，如图所示，利用所学知识结合该图回答下列问题．
（1）写出六方氮化硼的化学式BN．
（2）硼原子与氮原子之间的化学键为极性共价键，层间作用力为分子间作用力．
（3）六方氮化硼虽然类似于石墨结构，但是不导电，其原因是六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子．
（4）氮化硼和磷化硼都是高温结构陶瓷，但氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，其原因是磷化硼和氮化硼都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，B-N共价键键长比B-P键短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体的高．
（5）六方氮化硼在一定条件下可以转化为另外一种结构X，该结构类似于金刚石，回答下列问题．
①在X结构的晶胞中含有的B原子数为4，含有的N原子数为4．
②在X中B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为3：1．

分析 （1）根据图形解答．正六边形有六个点，就有六个原子．而每一个点是三个六边形公用，据此计算晶胞中N、B原子数目确定化学式；
（2）不同非金属元素之间易形成极性键；分子之间存在分子间作用力；
（3）晶体中存在可以自由移动的电子能导电；
（4）原子晶体中，物质熔点与原子半径、键长成反比；
（5）立方氮化硼晶体结构结构类似于金刚石，立方氮化硼属于原子晶体；立方氮化硼晶胞中N原子处于8个顶点和6个面心，氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构、硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构，据此分析判断晶胞中含有的B、N原子数以及B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比．

解答 解：（1）根据六方氮化硼类似于石墨的结构，图示为正六边形，可推知每个正六边形所占有的原子数为6个，而每一个点都是3个六边形公用的，晶胞中N原子数目=6×$\frac{1}{3}$=2、B原子数目=2，故氮化硼的化学式为BN，
故答案为：BN；
（2）不同非金属元素之间易形成极性键，所以B-N原子之间存在极性共价键；分子之间存在分子间作用力，所以层之间存在分子间作用力，
故答案为：极性共价键；分子间作用力；
（3）六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子，所以不导电，
故答案为：六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子；
（4）原子晶体中，物质熔点与原子半径、键长成反比，磷原子的半径比氮原子大，N-B共价键键长比B-P小，键能大，所以氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，
故答案为：磷化硼和氮化硼都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，B-N共价键键长比B-P键短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体的高．
（5）立方氮化硼晶体结构结构类似于金刚石，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，立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构、硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子，B原子最外层有3个电子，形成4个共价键，含有1个配位键，则B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为3：1，
故答案为：4；4；3：1．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及六方氮化硼的化学式求算、化学键、晶胞计算等知识点，这些都是高频考点，难点是晶胞密度计算，题目难度中等．

练习册系列答案
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