Question

氮化硼（BN）是一種重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BN和火箭高能燃料及有機合成催化劑BF₃的過程如下：

（1）下列對晶體類型判斷正確的是

 

．

	Na2B2O7	CaF2	H3BO3	NH3
A	原子晶體	金屬晶體	原子晶體	分子晶體
B	離子晶體	分子晶體	離子晶體	分子晶體
C	離子晶體	離子晶體	分子晶體	分子晶體
D	分子晶體	離子晶體	分子晶體	離子晶體

（2）已知：硼酸的電離方程式為H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，試依據(jù)上述反應(yīng)寫出[Al（OH）₄]^-的結(jié)構(gòu)式

 

．
（3）下列有關(guān)說法正確的是

 

．
A．NH₃呈平面三角形，氮原子發(fā)生sp²雜化，氮原子孤電子對數(shù)為0，非極性分子
B．NH₃呈三角錐形，氮原子發(fā)生sp³雜化，氮原子成鍵電子對數(shù)為3，極性分子
C．BF₃呈平面三角形，硼原子發(fā)生sp²雜化，硼原子周圍的電子數(shù)為6，非極性分子
D．BF₃呈三角錐形，硼原子發(fā)生sp³雜化，硼原子孤電子對數(shù)為1，極性分子
（4）在硼、氧、氟、氮中，電負(fù)性由小到大排序為

 

（用元素符號表示，下同）；第一電離能由大到小的順序是

 

．
（5）由12個B原子構(gòu)成如圖1的結(jié)構(gòu)單元，B晶體的熔點為1873℃．下列有關(guān)硼晶體的判斷正確的是

 

．（填字母）
A．硼晶體是原子晶體，1個單元含30個B-B鍵
B．該結(jié)構(gòu)單元含有30個正三角形
C．該結(jié)構(gòu)中，含有非極性鍵和極性鍵
D．硼晶體與硅晶體類型和空間結(jié)構(gòu)相同

（6）六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示：
①圖2六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)中，層與層之間的作用力名稱是

 

．
②在圖2六方BN晶體片層結(jié)構(gòu)的每個正六邊形中，氮原子、硼原子和氮-硼鍵數(shù)目之比為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）在Na₂B₂O₇、CaF₂、H₃BO₃、NH₃四種物質(zhì)中，Na₂B₂O₇、CaF₂、都是離子化合物，所形成的晶體是離子晶體，H₃BO₃、NH₃都屬共價化合物是分子晶體；
（2）硼酸的電離方程式為H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，其原理是H₃BO₃結(jié)合了水電離出來的氫氧根離子，按這一原理可寫出[Al（OH）₄]^-的結(jié)構(gòu)式；
（3）根據(jù)NH₃和BF₃分子的結(jié)構(gòu)可以分析得出分子的空間構(gòu)型、N的雜化方式、孤電子對數(shù)及分子的極性；
（4）根據(jù)硼、氧、氟、氮在周期表的位置，利用元素周期律可以判斷電負(fù)性和第一電離能；
（5）A、B晶體的熔點為1873℃，很高，所以是原子晶體，根據(jù)B晶體的結(jié)構(gòu)圖可以看出每個B原子周圍有五個共價鍵，由兩個B原子共用，分配到每個B原子占有2.5個共價鍵，該結(jié)構(gòu)單元含有12個B，所以共價鍵的個數(shù)為30個；
B、該結(jié)構(gòu)單元中每個B連有五個正三角形，而每個B能形成

1

3

個正三角形，所以該結(jié)構(gòu)單元含有正三角形的個數(shù)為：12×5×

1

3

=20；
C、該結(jié)構(gòu)中，只含B原子，同種原子之間只能形成非極性鍵，沒有極性鍵；
D、硅晶體中每個硅原子周圍有四個共價鍵，而硼晶體周圍有五個共價鍵，所以它們的結(jié)構(gòu)是不一樣的；
（6）①、根據(jù)圖2可知六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨相似，層與層之間的作用力為分子間作用力；
②、B原子最外層有3個電子，可以形成3個共價鍵，而N最外層有5個電子，也可以形成3個共價鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以B與N個數(shù)比為1：1，根據(jù)圖2結(jié)構(gòu)可以看出，每個B或N都可以被三個六邊形共用，所以每個六邊形實際占有B或N的個數(shù)為3×

1

3

=1，每個B-N鍵被兩個六邊形共用，所以每個六邊形實際占有B-N鍵為3個．

解答： 解：（1）在Na₂B₂O₇、CaF₂、H₃BO₃、NH₃四種物質(zhì)中，Na₂B₂O₇、CaF₂、都是離子化合物，所形成的晶體是離子晶體，H₃BO₃、NH₃都屬共價化合物是分子晶體，所以只有C選項正確，A、B、D選項都錯誤，故答案為：C；
（2）硼酸的電離方程式為H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，其原理是H₃BO₃結(jié)合了水電離出來的氫氧根離子，每個B原子周圍連有四個氫氧根，按這一原理可寫出[Al（OH）₄]^-的結(jié)構(gòu)式為：，故答案為：；
（3）在NH₃中N最外層有5個電子，與3個H原子形成3對共用電子對，另外還有一對孤電子對，所以N原子發(fā)生sp3雜化，分子的空間構(gòu)型是三角錐形，是極性分子，故選項A錯誤，選項B正確；在BF₃中B最外層只有3個電子，可與3個F形成3個共用電子對，無孤電子對，B原子發(fā)生sp2雜化，分子空間構(gòu)型為平面三角形，是非極性分子；故選項C正確，D選項錯誤，故答案為：BC；
（4）硼、氧、氟、氮都在周期表的第二周期，按硼、氮、氧、氟的順序原子序數(shù)逐漸增大，元素的電負(fù)性也逐漸增大，即B＜N＜O＜F，第一電離能也應(yīng)逐漸增大，但由于氮原子位于ⅤA族，最外層電子處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以第一電離能比氧大，所以第一電離能的大小順序為：F＞N＞O＞B，
故答案為：B＜N＜O＜F；F＞N＞O＞B；
（5）A、因為B晶體的熔點為1873℃，很高，所以是原子晶體，根據(jù)B晶體的結(jié)構(gòu)圖可以看出每個B原子周圍有五個共價鍵，由兩個B原子共用，分配到每個B原子占有2.5個共價鍵，該結(jié)構(gòu)單元含有12個B，所以共價鍵的個數(shù)為30個，故A選項正確；
B、該結(jié)構(gòu)單元中每個B連有五個正三角形，而每個B能形成

1

3

個正三角形，所以該結(jié)構(gòu)單元含有正三角形的個數(shù)為：12×5×

1

3

=20，故B選項錯誤；
C、該結(jié)構(gòu)中，只含B原子，同種原子之間只能形成非極性鍵，沒有極性鍵，故C選項錯誤；
D、硅晶體中每個硅原子周圍有四個共價鍵，而硼晶體周圍有五個共價鍵，所以它們的結(jié)構(gòu)是不一樣的，故D選項錯誤；
故答案為：A
（6））①、根據(jù)圖2可知六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨相似，層與層之間的作用力為分子間作用力，故答案為：分子間作用力；
②、B原子最外層有3個電子，可以形成3個共價鍵，而N最外層有5個電子，也可以形成3個共價鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以B與N個數(shù)比為1：1，根據(jù)圖2結(jié)構(gòu)可以看出，每個B或N都可以被三個六邊形共用，所以每個六邊形實際占有B或N的個數(shù)為3×

1

3

=1，每個B-N鍵被兩個六邊形共用，所以每個六邊形實際占有B-N鍵為3個，氮原子、硼原子和氮-硼鍵數(shù)目之比為：1：1：3，故答案為：1：1：3．

點評：本題考查了學(xué)生對分子空間構(gòu)型、晶體的類型、元素周期律、晶胞的有關(guān)計算等知識的掌握情況，難度不大，但在答題時要注意審題，按要求答題．