Question

氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF₃的过程如下：

（1）下列对晶体类型判断正确的是

 

．

	Na2B2O7	CaF2	H3BO3	NH3
A	原子晶体	金属晶体	原子晶体	分子晶体
B	离子晶体	分子晶体	离子晶体	分子晶体
C	离子晶体	离子晶体	分子晶体	分子晶体
D	分子晶体	离子晶体	分子晶体	离子晶体

（2）已知：硼酸的电离方程式为H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，试依据上述反应写出[Al（OH）₄]^-的结构式

 

．
（3）下列有关说法正确的是

 

．
A．NH₃呈平面三角形，氮原子发生sp²杂化，氮原子孤电子对数为0，非极性分子
B．NH₃呈三角锥形，氮原子发生sp³杂化，氮原子成键电子对数为3，极性分子
C．BF₃呈平面三角形，硼原子发生sp²杂化，硼原子周围的电子数为6，非极性分子
D．BF₃呈三角锥形，硼原子发生sp³杂化，硼原子孤电子对数为1，极性分子
（4）在硼、氧、氟、氮中，电负性由小到大排序为

 

（用元素符号表示，下同）；第一电离能由大到小的顺序是

 

．
（5）由12个B原子构成如图1的结构单元，B晶体的熔点为1873℃．下列有关硼晶体的判断正确的是

 

．（填字母）
A．硼晶体是原子晶体，1个单元含30个B-B键
B．该结构单元含有30个正三角形
C．该结构中，含有非极性键和极性键
D．硼晶体与硅晶体类型和空间结构相同

（6）六方氮化硼晶体结构如图2所示：
①图2六方氮化硼晶体结构中，层与层之间的作用力名称是

 

．
②在图2六方BN晶体片层结构的每个正六边形中，氮原子、硼原子和氮-硼键数目之比为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,判断简单分子或离子的构型,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）在Na₂B₂O₇、CaF₂、H₃BO₃、NH₃四种物质中，Na₂B₂O₇、CaF₂、都是离子化合物，所形成的晶体是离子晶体，H₃BO₃、NH₃都属共价化合物是分子晶体；
（2）硼酸的电离方程式为H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，其原理是H₃BO₃结合了水电离出来的氢氧根离子，按这一原理可写出[Al（OH）₄]^-的结构式；
（3）根据NH₃和BF₃分子的结构可以分析得出分子的空间构型、N的杂化方式、孤电子对数及分子的极性；
（4）根据硼、氧、氟、氮在周期表的位置，利用元素周期律可以判断电负性和第一电离能；
（5）A、B晶体的熔点为1873℃，很高，所以是原子晶体，根据B晶体的结构图可以看出每个B原子周围有五个共价键，由两个B原子共用，分配到每个B原子占有2.5个共价键，该结构单元含有12个B，所以共价键的个数为30个；
B、该结构单元中每个B连有五个正三角形，而每个B能形成

1

3

个正三角形，所以该结构单元含有正三角形的个数为：12×5×

1

3

=20；
C、该结构中，只含B原子，同种原子之间只能形成非极性键，没有极性键；
D、硅晶体中每个硅原子周围有四个共价键，而硼晶体周围有五个共价键，所以它们的结构是不一样的；
（6）①、根据图2可知六方氮化硼晶体结构与石墨相似，层与层之间的作用力为分子间作用力；
②、B原子最外层有3个电子，可以形成3个共价键，而N最外层有5个电子，也可以形成3个共价键达到稳定结构，所以B与N个数比为1：1，根据图2结构可以看出，每个B或N都可以被三个六边形共用，所以每个六边形实际占有B或N的个数为3×

1

3

=1，每个B-N键被两个六边形共用，所以每个六边形实际占有B-N键为3个．

解答： 解：（1）在Na₂B₂O₇、CaF₂、H₃BO₃、NH₃四种物质中，Na₂B₂O₇、CaF₂、都是离子化合物，所形成的晶体是离子晶体，H₃BO₃、NH₃都属共价化合物是分子晶体，所以只有C选项正确，A、B、D选项都错误，故答案为：C；
（2）硼酸的电离方程式为H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，其原理是H₃BO₃结合了水电离出来的氢氧根离子，每个B原子周围连有四个氢氧根，按这一原理可写出[Al（OH）₄]^-的结构式为：，故答案为：；
（3）在NH₃中N最外层有5个电子，与3个H原子形成3对共用电子对，另外还有一对孤电子对，所以N原子发生sp3杂化，分子的空间构型是三角锥形，是极性分子，故选项A错误，选项B正确；在BF₃中B最外层只有3个电子，可与3个F形成3个共用电子对，无孤电子对，B原子发生sp2杂化，分子空间构型为平面三角形，是非极性分子；故选项C正确，D选项错误，故答案为：BC；
（4）硼、氧、氟、氮都在周期表的第二周期，按硼、氮、氧、氟的顺序原子序数逐渐增大，元素的电负性也逐渐增大，即B＜N＜O＜F，第一电离能也应逐渐增大，但由于氮原子位于ⅤA族，最外层电子处于半充满的稳定状态，所以第一电离能比氧大，所以第一电离能的大小顺序为：F＞N＞O＞B，
故答案为：B＜N＜O＜F；F＞N＞O＞B；
（5）A、因为B晶体的熔点为1873℃，很高，所以是原子晶体，根据B晶体的结构图可以看出每个B原子周围有五个共价键，由两个B原子共用，分配到每个B原子占有2.5个共价键，该结构单元含有12个B，所以共价键的个数为30个，故A选项正确；
B、该结构单元中每个B连有五个正三角形，而每个B能形成

1

3

个正三角形，所以该结构单元含有正三角形的个数为：12×5×

1

3

=20，故B选项错误；
C、该结构中，只含B原子，同种原子之间只能形成非极性键，没有极性键，故C选项错误；
D、硅晶体中每个硅原子周围有四个共价键，而硼晶体周围有五个共价键，所以它们的结构是不一样的，故D选项错误；
故答案为：A
（6））①、根据图2可知六方氮化硼晶体结构与石墨相似，层与层之间的作用力为分子间作用力，故答案为：分子间作用力；
②、B原子最外层有3个电子，可以形成3个共价键，而N最外层有5个电子，也可以形成3个共价键达到稳定结构，所以B与N个数比为1：1，根据图2结构可以看出，每个B或N都可以被三个六边形共用，所以每个六边形实际占有B或N的个数为3×

1

3

=1，每个B-N键被两个六边形共用，所以每个六边形实际占有B-N键为3个，氮原子、硼原子和氮-硼键数目之比为：1：1：3，故答案为：1：1：3．

点评：本题考查了学生对分子空间构型、晶体的类型、元素周期律、晶胞的有关计算等知识的掌握情况，难度不大，但在答题时要注意审题，按要求答题．