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300km的古地壳中被发现．根据这一个矿物形成事实，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一．1molNH₄BF₄含有

 

mol配位键．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,化学键,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）基态硼原子核外有5个电子，分别位于1s、2s、2p能级，根据构造原理书写其基态的电子排布式；
（2）a．立方相氮化硼含有σ键不存在π键；
b．六方相氮化硼层间为分子间作用力，作用力小；
c．非金属元素之间易形成共价键；
d．立方相氮化硼为原子晶体；
（3）根据B原子和N原子形成的共价键个数及孤电子对个数判断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，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子；
（4）立方相氮化硼晶体中，根据硼原子共价键个数及孤电子对个数之和判断；在地壳内部，离地面越深，其压强越大、温度越高；
（5）一个NH₄BF₄中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键，所以含有2个配位键，据此计算．

解答： 解：B位于第2周期ⅢA族，核外电子排布式1s²2s²2p¹，形成的六方相氮化硼，每一个B与3个N原子相连，每1个N原子与3个B原子相连，形平面三角形，向空间发展成层状结构．六方相氮化硼，不含π键，只含σ键，层与层之间通过范德华力结合在一起；B原子的电子全部成键，能源自由移动的电子，不导电．立方相氮化硼每个B原子与4个N原子相连，每个N与2个B原子相连，构成正四面体，向空间发展形成网状结构．B原子的杂化方式为sp³，由于六方相氮化硼比立方相氮化硼稳定，所以由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温高压．根据配位键理论，NH₄BF₄有1个N-H和一个B-F属于配位键．
（1）基态硼原子核外有5个电子，分别位于1s、2s、2p能级，根据构造原理知其基态的电子排布式1s²2s²2p¹，故答案为：1s²2s²2p¹；
（2）a．立方相氮化硼N原子和B原子之间存在共价单键，所以该化合物中含有σ键不存在π键，故错误；
b．六方相氮化硼层间为分子间作用力，作用力小，导致其质地软，故正确；
c．非金属元素之间易形成共价键，所以N原子和B原子之间存在共价键，故正确；
d．立方相氮化硼为空间网状结构，不存在分子，为原子晶体，故错误；
故选bc；
（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，且B原子不存在孤电子对，所以构成的空间构型为平面三角形，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，所以不导电，
故答案为：平面三角形；层状结构中没有自由移动的电子；
（4）立方相氮化硼晶体中，硼原子和四个N原子形成4个共价单键，所以B原子的杂化轨道类型为sp³，在地壳内部，离地面越深，其压强越大、温度越高，根据题干知，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高温高压，故答案为：sp³；高温高压；
（5）一个NH₄BF₄中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键，所以含有2个配位键，则1mol NH₄BF₄含有2mol配位键．
故答案为：2．

点评：本题考查了物质结构和性质，涉及配位键、原子杂化方式的判断、微粒空间构型的判断等知识点，这些知识点都是考试高频点，根据配位键的概念、价层电子对互斥理论等知识点来分析解答，题目难度中等．