Question

12分）立方氮化硼（cBN）是一种自然界不存在的人工合成超硬材料，硬度仅次于金刚石，但耐热性、化学稳定性以及钢材加工等方面表现出比金刚石更加优异的性能，具有巨大的应用价值。由美国通用电气公司温托夫等人首次研制成功，随后成为各国争相研制的热点，是超硬材料领域的最重要成就之一。

10-1 立方氮化硼由六方氮化硼（hBN）在高温高压下制备，六方氮化硼又称“白石墨”，结构和许多性质与石墨类似，柔软光滑，由如图1所示的B、N平面层堆叠形成，沿c轴方向相邻两层的B、N原子投影重合，试画出hBN的一个晶胞透视图。

10-2 立方氮化硼（cBN）的晶胞结构如图2所示，与金刚石的结构相似，面心立方晶胞，晶胞参数α = 361.5 pm。在cBN晶体中B原子的堆积方式为______，B填充N的_____空隙

10-3 宝石工匠琢磨钻石时，有些晶面特别难抛光，试推测立方氮化硼的那些晶面难抛光？为什么？_____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

10-4 以知金刚石的晶胞参数α = 356.7 pm，通过计算说明立方氮化硼的硬度略小于金刚石的原因。

计算过程：_________________________________________________________________

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解释原因：_________________________________________________________________

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Answer 1

10-1                                    （3分）

10-2 面心立方密堆积（或Al堆积） 四面体 （每空一分，共2分）

10-3 垂直于体对角线的晶面，（或者（111）面，或者垂直于堆积方向的晶面）（1分）

因为磨掉这些晶面时，每个原子都要被切断三个B-N共价键 （2分）

注：几个或者表达的意义相同时，知识表达方式不同。

10-4 由题意知：

立方氮化硼中的B-N键长为：

或

金刚石中的C-C键长为：

或

晶体材料的硬度主要取决于晶体中原子的共价键数目和键长，立方氮化硼和金刚石晶体中各原子周围形成的共价键数目相同，而立方氮化硼中的B-N键略长，所以硬度小 （2分）