Question

【题目】磷化硼是一种典型的超硬无机材料，常以BCl3、PH3为原料制备，氮化硼（BN）和磷化硼相似。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。晶体多种相结构如图所示。

(1)与BCl3分子互为等电子体的一种离子为__（填化学式）；预测PH3分子的空间构型为__。

(2)关于氮化硼两种相结构的说法，正确的是__（填序号）。

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)六方相氮化硼晶体结构与石墨相似却不导电，原因是__；立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为__。

(4)NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有__mol配位键。

(5)自然界中含硼元素的钠盐是一种天然矿藏，其化学式可以写作Na2B4O710H2O，实际上它的结构单元是由两个H3BO3和两个[B(OH)4]缩合而成的双六元环，应该写成Na2[B4O5(OH)4]8H2O。其结构如图所示，它的阴离子可通过__（填作用力）相互结合形成链状结构。

(6)磷化硼晶胞的示意图如图甲所示，其中实心球表示P原子，空心球表示B原子，晶胞中P原子空间堆积方式为__；设阿伏加德罗常数的值为NA，晶胞参数为acm，磷化硼晶体的密度为__gcm-3；若磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙所示（虚线圆圈表示P原子的投影），请在图乙中用实心圆点画出B原子的投影位置__。

Answer 1

【答案】CO32-或NO3- 三角锥形 bc 层状结构中没有自由移动的电子 sp3 2 氢键 面心立方最密堆积 == 或

【解析】

(1)寻找与BCl3分子互为等电子体的一种离子时，可将Cl换成O，然后确定另一元素的原子及带电荷；PH3分子的空间构型类似于NH3。

(2)a．立方相氮化硼类似于金刚石，只含有σ键，不含有π键；

b．六方相氮化硼层间作用力小，为范德华力；

c．两种晶体中，B原子与N原子以共价单键相连接；

d．立方相氮化硼为原子晶体，六方相氮化硼为混合型晶体。

(3)石墨能导电，是因为有自由移动的电子，但六方相氮化硼没有；立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型类似于金刚石。

(4)1molNH4BF4中，NH4+和BF4-中各含1个配位键。

(5)阴离子中含有电负性较大的O，易形成氢键。

(6)磷化硼晶胞中，P原子分布在面心和顶点，由此可确定空间堆积方式；在磷化硼晶胞中，含有P原子的个数为×8+×6=4，含有B原子个数为4，由此可求出1个晶胞的质量，再由晶胞参数acm，可求出晶胞的体积，由此求出磷化硼晶体的密度；若磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙所示（虚线圆圈表示P原子的投影），则B原子与面心中的P原子间隔重叠。

(1)寻找与BCl3分子互为等电子体的一种离子时，可将Cl换成O，然后确定另一元素的原子可以C或N，则离子为CO32-或NO3-；PH3分子的空间构型类似于NH3，中心原子的价层电子对数都为4，其中存在一对孤对电子，所以为三角锥形。答案为：CO32-或NO3-；三角锥形；

(2)a．立方相氮化硼类似于金刚石，只含有σ键，不含有π键，a不正确；

b．六方相氮化硼层间作用力小，为范德华力，所以质地软，b正确；

c．两种晶体中，B原子与N原子以共价单键相连接，c正确；

d．立方相氮化硼为原子晶体，六方相氮化硼为层内相当于原子晶体、层间相当于分子晶体，d不正确；

故选bc。答案为：bc；

(3)石墨能导电，是因为有自由移动的电子，但六方相氮化硼没有，所以不导电，其原因是层状结构中没有自由移动的电子；立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类似于金刚石，则硼原子的杂化轨道类型为sp3。答案为：层状结构中没有自由移动的电子；sp3；

(4) NH4+和BF4-中各含1个配位键，所以1molNH4BF4中，含有2mol配位键。答案为：2；

(5)阴离子中含有易形成氢键的O、H，所以阴离子可通过氢键相互结合形成链状结构。答案为：氢键；

(6)磷化硼晶胞中，P原子分布在面心和顶点，由此可确定空间堆积方式为面心立方最密堆积；在磷化硼晶胞中，含有P原子的个数为×8+×6=4，含有B原子个数为4，由此可求出1个晶胞的质量，再由晶胞参数acm，可求出晶胞的体积，由此求出磷化硼晶体的密度==；若磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙所示（虚线圆圈表示P原子的投影），则B原子与面心中的P原子间隔重叠，则在图乙中用实心圆点画出B原子的投影位置为或。答案为：面心立方最密堆积；==；或。