Question

16．N和B元素及其化合物在工農生產中有很重要的應用．
（1）寫出與N元素的價電子排布式2s²2p³．從原子結構的角度分析B、N和O元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞B．
（2）N元素與H元素形成的NH₃中N原子采取的雜化類型是sp³，B元素與F 元素形成的BF₃分子構型為平面三角形．
（3）立方氮化硼可利用人工方法在高溫高壓條件下合成，其硬度僅次于金剛石而遠遠高于其它材料，因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料．BN的晶體結構與金剛石相似，BN晶體屬于原子晶體，微粒間存在的作用力是共價鍵．
（4）硼和鎂的化合物在超導方面也有應用．如圖示意的是該化合物的晶體結構單元；鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底的中心各有一個鎂原子；六個硼原子位于棱柱內，則該化合物的化學式可表示為MgB₂．

Answer 1

分析 （1）根據N最外層有5個電子，寫出價電子排布式；同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素；
（2）根據價層電子對互斥理論確定原子的雜化方式以及分子空間構型；
（3）原子晶體的硬度較大，為空間網狀結構，原子晶體中含有共價鍵；
（4）利用均攤法確定該化合物的化學式．

解答 解：（1）因N最外層即第二層有5個電子，所以價電子排布式為：2s²2p³； 同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素，所以三種元素的第一電離能由大到小的順序為：N＞O＞B；  
故答案為：2s²2p³；N＞O＞B；
（2）NH₃中N原子形成3個δ鍵和1個孤電子對，中心原子sp³雜化；BF₃中B原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，中心原子sp²雜化，所以BF₃為平面三角形構型，
故答案為：sp³；平面三角形；
（3）BN的硬度較大，結構與金剛石相似，所以BN是原子晶體，根原子晶體中只含有共價鍵，所以微粒間存在的作用力是共價鍵，故答案為：原子；共價鍵；
（4）該晶胞中，B原子個數=6，Mg原子個數=2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=3，所以Mg原子和B原子個數之比為6：3=2：1，所以其化學式為MgB₂，故答案為：MgB₂．

點評 本題考查了物質結構和性質，涉及化學鍵的判斷、核外電子排布式的書寫、晶胞的計算等知識點，注意（4）中頂點上的原子被6個晶胞共用而不是8個晶胞，為易錯點．