Question

11．氮化硼（NB）有六方氮化硼和立方氮化硼等不同結(jié)構(gòu)，是一種重要的功能陶瓷材料．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）B和N相比，電負(fù)性較大的是N，BN中B元素的化合價(jià)為+3．
（2）在BF₃分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是120°，B原子的雜化軌道類(lèi)型是sp²雜化，BF₃和過(guò)量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體構(gòu)型為正四面體．
（3）與N₂互為等電子體分子是CO（用化學(xué)符號(hào)表示），陰離子有CN^-、C₂^2-（寫(xiě)出兩種，用化學(xué)符號(hào)表示），寫(xiě)出其中一種的電子式^2-．
（4）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，層間作用力為范德華力．
（5）立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石（如圖為金剛石晶胞）相當(dāng)，晶胞邊長(zhǎng)為361.5pm，則立方氮化硼的一個(gè)晶胞中含有4個(gè)氮原子、4個(gè)硼原子，立方氮化硼的密度是$\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

分析 （1）同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，B第IIIA族元素，為+3價(jià)；
（2）計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù)，雜化軌道數(shù)目等于價(jià)層電子對(duì)數(shù)，據(jù)此判斷雜化方式與空間結(jié)構(gòu)；
（3）原子數(shù)相同、電子數(shù)也相同的物質(zhì)稱為等電子體，可以運(yùn)用等量異質(zhì)替換尋找等電子體；等電子體結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)夥肿拥碾娮邮綍?shū)寫(xiě)等電子體陰離子的電子式；
（4）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，層間作用力為范德華力．
（5）描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞；金剛石晶胞是立方體，其中8個(gè)頂點(diǎn)有8個(gè)碳原子，6個(gè)面各有6個(gè)碳原子，立方體內(nèi)部還有4個(gè)碳原子，所以金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個(gè)N和4個(gè)B原子．一個(gè)晶胞中的質(zhì)量為 $\frac{25g}{{N}_{A}}$，一個(gè)立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算密度；因此立方氮化硼的密度是 $\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

解答 解：（1）硼原子核外電子數(shù)目為5，N原子核外電子數(shù)目為7，同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，所以電負(fù)性N＞B；B原子的電子排布式為1s²2s²2p¹，第ⅢA族元素，為+3價(jià)；
故答案為：N；+3；
（3）BF₃分子的中心原子B原子上含有3個(gè)σ 鍵，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{1}{2}$（0-3×1）=0，雜化軌道數(shù)目為3，BF₃分子的中心原子B原子采取sp²雜化，中心原子上沒(méi)有孤對(duì)電子，所以其空間構(gòu)型就是平面三角形，鍵角是120°，BF₃和過(guò)量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中B原子的價(jià)層電子對(duì)=4+$\frac{1}{2}$（3+1-1×4）=4，該離子中不含孤電子對(duì)，為正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：120°；sp²雜化；正四面體；
（3）將N原子電子數(shù)加1得O原子，將N原子電子數(shù)減1得C原子，N₂的等電子體為CO，陰離子有CN^-、C₂^2-，根據(jù)等電子體原理結(jié)合氮?dú)夥肿拥碾娮邮娇芍�，C₂^2-電子式為：^2-，
故答案為：CO；CN^-、C₂^2-；^2-；
（4）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，層間作用力為范德華力，
故答案為：共價(jià)鍵；范德華力；
（5）根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)可以判斷出金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個(gè)N和4個(gè)B原子．一個(gè)晶胞中的質(zhì)量為 $\frac{25g}{{N}_{A}}$，一個(gè)立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）³，一個(gè)立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算密度；因此立方氮化硼的密度是 $\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：4；4； $\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，考查較為全面，涉及電負(fù)性大小、等電子體、雜化類(lèi)型的判斷以及有關(guān)晶體的計(jì)算，（5）中關(guān)鍵是對(duì)金剛石晶胞的識(shí)記、理解，題目難度中等．