Question

【題目】B、N、Co均為新型材料的重要組成元素。請回答下列問題。

(1)基態氮原子的價電子排布圖為________________。

(2)Co能形成[Co(CNO)6]3-。

①1mol該離子中含有σ 鍵的數目為_____________。

②與CNO—互為等電子體的分子為_____________。（任寫一種，填化學式）

(3)往CuSO4溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+ 配離子，已知NF3和NH3的空間構型都是三角錐型，但NF3不易與Cu2+形成配合離子，其原因是_______。

(4)分子中的大 π鍵可用符合 πmn 表示，其中m表示形成大 π 鍵的原子數，n表示參與形成大 π 鍵的電子數（如苯分子中的大 π鍵可表示為π66）。則NO3-中的大 π鍵應表示為________________。

(5)多硼酸根的結構之一為鏈狀(如圖)，其化學式為____________。

(6)氮化硼晶體有多種結構，其中立方氮化硼具有金剛石的結構（如圖）。若晶胞邊長為a nm，晶胞中N原子位于B原子所形成的正四面體的體心，則B—N鍵的鍵長為____nm，這種氮化硼晶體的密度為______g/cm3 。（用含有a和NA的代數式表示）

Answer 1

【答案】 18NA CO2或N2O 電負性F>N>H，NH3中氮原子顯-3價，而在NF3中氮原子顯+3價，高度缺電子，不易提供孤電子對給Cu2+的空軌道形成配位鍵 BO2-

【解析】

(1)根據原子構造原理可知N核外電子排布式，結合原子最外層電子為價電子，即可得到基態氮原子的價電子排布圖；

(2)①1個Co3+與6個CNO-形成6個配位鍵，屬于σ鍵，1個CNO-含有2個σ鍵，故1個[Co(CNO)6]3-含有18個σ鍵；

②與CNO-互為等電子體的分子可以用O原子替換N原子與1個單位負電荷；

(3)根據形成配位鍵的體積及NF3中共用電子對的偏向分析判斷；

(4) NO3-中的大 π鍵是每個O原子提供1個電子，每個N原子提供3個電子形成；

(5)由均攤法，可知每個B原子獨自占有2個O原子，B元素化合價為+2，O元素化合價為-2，計算化合價代數和確定離子所帶電荷；B原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為3；

(6)根據晶胞中原子的相對位置，結合晶胞邊長判斷N-B鍵的鍵長；用均攤法計算晶胞中含有的B、N原子數目，然后根據密度公式可得晶胞的密度大小。

(1)N是7號元素，根據原子構造原理可知N核外電子排布式是1s22s22p3，價電子排布式是2s22p3，所以基態氮原子的價電子排布圖為；

(2)①1個Co3+與6個CNO-形成6個配位鍵，屬于σ鍵，1個CNO-含有2個σ鍵，故1個[Co(CNO)6]3-含有18個σ鍵，所以1mol該離子中含有σ 鍵的數目為18NA；

②與CNO-互為等電子體的分子可以用O原子替換N原子與1個單位負電荷，其電子體為CO2或N2O；

(3)往CuSO4溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+ 配離子，是由于中心離子Cu2+有空軌道，NH3分子中N原子由孤對電子，N—H偏向N原子一方，N原子周圍相對來說電子多，而NF3和NH3的空間構型盡管都是三角錐型，但電負性F>N>H，在NH3中氮原子顯-3價，而在NF3中氮原子顯+3價，高度缺電子，不易提供孤電子對給Cu2+的空軌道形成配位鍵，所以NF3不易與Cu2+形成配合離子；

(4)中NO3-中的大 π鍵是每個O原子提供1個電子，每個N原子提供3個電子形成，所以成鍵原子數是4，成鍵電子數是6，故NO3-中的大 π鍵表示為；

(5)由均攤法，可知每個B原子獨自占有2個O原子，B元素化合價為+2，O元素化合價為-2，多硼酸根的化合價代數和為3n+2×n(-2)=-n，故多硼酸根組成可表示為：(BO2)nn-，也可寫為BO2 -；

(6)晶胞邊長為anm，則立方氮化硼的結構可知晶胞中N原子位于B原子所形成的正四面體的體心，可看作是將晶胞均分為8個小立方體，B—N鍵的鍵長為晶胞體對角線的，由于晶胞邊長為anm，則體對角線為，所以B—N鍵的鍵長nm；

一個晶胞中含有B原子數目為：4；含有N原子數目為=4，即一個晶胞中含有4個BN，所以晶胞的密度為=g/cm3。