Question

6．氮化硼（BN）被稱(chēng)為一種“宇宙時(shí)代的材料”，具有很大的硬度．
（1）基態(tài)硼原子有1個(gè)未成對(duì)電子，氮離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶．
（2）部分硼的化合物有以下轉(zhuǎn)化：BNH₆$→_{①}^{-4H}$HB$→_{②}^{180-190℃}$B₃N₃H₆，
則下列敘述正確的是BC（填序號(hào)）；
A．B₃N₃H₆俗稱(chēng)無(wú)機(jī)苯，但不是平面分子
B．BNH₆與乙烷是等電子體
C．HB≡NH中的硼原子、氮原子的雜化類(lèi)型相同
D．硼、氮、氧三元素的第一電離能比較：B＜N＜O
（3）如圖的晶體結(jié)構(gòu)中，黑球白球分別代表不同的原子、離子或分子，則圖1的晶胞中含有的粒子總數(shù)為5；圖2中的白球的配位數(shù)是8．

（4）已知圖3、4均表示BN晶體的結(jié)構(gòu)，制備氮化硼的原理為：BCl₃+2NH₃=BN+2HCl+NH₄Cl，當(dāng)該反應(yīng)中有1mol BN生成時(shí)，則反應(yīng)中可形成2mol 配位鍵，比較氮化硼晶體與晶體硅的沸點(diǎn)高低并解釋原因氮化硼晶體的熔點(diǎn)比晶體硅的高，B-N鍵的鍵能比Si-Si鍵的鍵能大．
（5）X射線(xiàn)的衍射實(shí)驗(yàn)可獲取晶體的結(jié)構(gòu)，包括晶胞形狀、大小及原子的分布等參數(shù)，從而提供了又一種實(shí)驗(yàn)測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)和元素的相對(duì)質(zhì)量的方法．若圖4晶胞的邊長(zhǎng)為a nm，密度為ρ g•cm^-3，則阿伏加德羅常數(shù)為$\frac{1{0}^{23}}{{a}^{3}ρ}$（要求化為最簡(jiǎn)關(guān)系）．

Answer 1

分析 （1）B原子核外電子排布為1s²2s²2p¹；N^3-離子核外電子數(shù)為10，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)；
（2）A．B₃N₃H₆與苯的結(jié)構(gòu)相似；
B．原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同（或電子總數(shù)相同）的微�；�為等電子體；
C．HB≡NH中的硼原子、氮原子均形成2個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目相同；
D．同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（3）利用均攤法計(jì)算圖1的晶胞中含有的粒子總數(shù)；與白色球最近的黑色球處于體心位置，每個(gè)頂點(diǎn)白色球?yàn)?個(gè)晶胞共用；
（4）由圖可知，B原子與N原子之間4個(gè)共價(jià)鍵，其中一個(gè)為配位鍵，生成1molBN時(shí)，得到1molNH₄Cl，1個(gè)銨根離子中也含有1個(gè)配位鍵；
氮化硼與晶體硅均為原子晶體，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高；
（5）利用均攤法計(jì)算晶胞中B、N原子數(shù)目，結(jié)合阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞的質(zhì)量，根據(jù)m=ρV計(jì)算晶胞的質(zhì)量，聯(lián)立關(guān)系式可求阿伏伽德羅常數(shù)．

解答 解：（1）B原子核外電子排布為1s²2s²2p¹，2p能級(jí)的1個(gè)電子為未成對(duì)電子；N^3-離子核外電子數(shù)為10，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶，
故答案為：1；1s²2s²2p⁶；
（2）A．B₃N₃H₆與苯為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，為平面結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；
B．BNH₆與乙烷是原子總數(shù)相同、電子總數(shù)相同，二者互為等電子體，故B正確；
C．HB≡NH中的硼原子、氮原子均形成2個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目均為2，雜化方式sp雜化，故C正確；
D．同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能B＜O＜N，故D錯(cuò)誤，
故選：BC；
（3）圖1的晶胞中含有的粒子總數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=5；與白色球最近的黑色球處于體心位置，每個(gè)頂點(diǎn)白色球?yàn)?個(gè)晶胞共用，故白色球的配位數(shù)為8，
故答案為：5；8；
（4）由圖可知，B原子與N原子之間4個(gè)共價(jià)鍵，其中一個(gè)為配位鍵，生成1molBN時(shí)，形成1mol配位鍵，同時(shí)得到1molNH₄Cl，1個(gè)銨根離子中也含有1個(gè)配位鍵，故形成配位鍵為2mol，
氮化硼與晶體硅均為原子晶體，Si原子半徑大于B原子、N原子半徑，Si-Si鍵的鍵長(zhǎng)大于B-N鍵的鍵長(zhǎng)，故B-N鍵的鍵能比Si-Si鍵的鍵能大，則氮化硼晶體的熔點(diǎn)比晶體硅的高，
故答案為：2；氮化硼晶體的熔點(diǎn)比晶體硅的高，B-N鍵的鍵能比Si-Si鍵的鍵能大；
越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高；
（5）晶胞中B原子數(shù)目=N原子數(shù)目=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×（11+14）}{{N}_{A}}$g，胞的邊長(zhǎng)為a nm，密度為ρ g•cm^-3，則：$\frac{4×（11+14）}{{N}_{A}}$g=（a×10^-7cm）³×ρ g•cm^-3，整理得N_A=$\frac{1{0}^{23}}{{a}^{3}ρ}$，
故答案為：$\frac{1{0}^{23}}{{a}^{3}ρ}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、等電子體、電離能、晶體熔沸點(diǎn)比較、晶胞結(jié)構(gòu)及計(jì)算等，（3）中白色球配位數(shù)為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易認(rèn)為頂點(diǎn)黑色球與白色球最近，難度中等．