Question

16．N和B元素及其化合物在工農(nóng)生產(chǎn)中有很重要的應(yīng)用．
（1）寫(xiě)出與N元素的價(jià)電子排布式2s²2p³．從原子結(jié)構(gòu)的角度分析B、N和O元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞B．
（2）N元素與H元素形成的NH₃中N原子采取的雜化類(lèi)型是sp³，B元素與F 元素形成的BF₃分子構(gòu)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料，因此它與金剛石統(tǒng)稱(chēng)為超硬材料．BN的晶體結(jié)構(gòu)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(jià)鍵．
（4）硼和鎂的化合物在超導(dǎo)方面也有應(yīng)用．如圖示意的是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)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(gè)鎂原子；六個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)，則該化合物的化學(xué)式可表示為MgB₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)N最外層有5個(gè)電子，寫(xiě)出價(jià)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(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定原子的雜化方式以及分子空間構(gòu)型；
（3）原子晶體的硬度較大，為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子晶體中含有共價(jià)鍵；
（4）利用均攤法確定該化合物的化學(xué)式．

解答 解：（1）因N最外層即第二層有5個(gè)電子，所以?xún)r(jià)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(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，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?yàn)椋篘＞O＞B；  
故答案為：2s²2p³；N＞O＞B；
（2）NH₃中N原子形成3個(gè)δ鍵和1個(gè)孤電子對(duì)，中心原子sp³雜化；BF₃中B原子含有3個(gè)σ鍵且不含孤電子對(duì)，中心原子sp²雜化，所以BF₃為平面三角形構(gòu)型，
故答案為：sp³；平面三角形；
（3）BN的硬度較大，結(jié)構(gòu)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(jià)鍵，所以微粒間存在的作用力是共價(jià)鍵，故答案為：原子；共價(jià)鍵；
（4）該晶胞中，B原子個(gè)數(shù)=6，Mg原子個(gè)數(shù)=2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=3，所以Mg原子和B原子個(gè)數(shù)之比為6：3=2：1，所以其化學(xué)式為MgB₂，故答案為：MgB₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及化學(xué)鍵的判斷、核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)、晶胞的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，注意（4）中頂點(diǎn)上的原子被6個(gè)晶胞共用而不是8個(gè)晶胞，為易錯(cuò)點(diǎn)．