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。它们的晶体结构如下图所示。

(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________(填选项字母)。

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300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，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。1 mol NH₄BF₄含有________mol配位键。

Answer 1

解析　(1)B的原子序数为5，故其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p¹。

(2)立方相氮化硼晶体的硬度大小与是否含有σ键和π键无关，与晶体的结构有关，即立方相氮化硼晶体为原子晶体，硬度较大，a项错误；六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，根据石墨晶体可知其层和层之间是靠范德华力结合的，故其作用力小，质地较软，b项正确；B和N都是非金属元素，两种晶体中的B－N键都是共价键，c项正确；六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，属于混合型晶体，立方相氮化硼晶体为原子晶体，d项错误。

(3)六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，同一层上的原子在同一平面内，根据六方相氮化硼晶体的晶胞结构可知，1个B原子与3个N原子相连，故为平面三角形结构；由于B最外层有3个电子都参与了成键，层与层之间没有自由移动的电子，故不导电。

(4)立方相氮化硼晶体的结构与金刚石相似，故B原子为sp³杂化；该晶体存在地下约300 km的古地壳中，因此制备需要的条件是高温、高压。

(5)NH中有1个配位键，BF中有1个配位键，故1 mol NH₄BF₄含有2 mol配位键。

答案　(1)1s²2s²2p¹

(2)bc

(3)平面三角形　层状结构中没有自由移动的电子

(4)sp³　高温、高压

(5)2