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BF₃和BN，如圖所示：

請回答下列問題：
基態(tài)B原子的電子排布式為

 

；B和N相比，電負(fù)性較大的是

 

，BN中B元素的化合價為

 

；
（1）在BF₃分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是

 

，B原子的雜化軌道類型為

 

，BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體結(jié)構(gòu)為

 

；
（2）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為

 

（填“離子鍵”或“共價鍵”），層間作用力為

 

；
（4）由B₂O₃制備BF₃、BN的化學(xué)方程式分別是①

 

、②

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）硼原子核外電子數(shù)目為5，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫；同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，B第IIIA族元素，為+3價；
（2）價層電子對互斥理論認(rèn)為：分子的立體構(gòu)型是“價層電子對”相互排斥的結(jié)果，先判斷價層電子對數(shù)，再確定構(gòu)型和雜化方式；價層電子對互斥理論判斷其σ電子對和孤電子對數(shù)目；
（3）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為共價鍵，層間作用力為范德華力；
（4）由圖及元素守恒可寫出這兩個反應(yīng)的方程式：B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄

△   .

2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃

高溫  .

2BN+3H₂O．

解答： 解：（1）硼原子核外電子數(shù)目為5，原子的電子排布式為1s²2s²2p¹，同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，所以電負(fù)性N＞B；B第ⅢA族元素，為+3價；
故答案為：1s²2s²2p¹；N；3；
（2）BF₃分子的中心原子B原子上含有3個σ 鍵，中心原子上的孤電子對數(shù)=

1

2

（a-xb）=

1

2

（0-3×1）=0，所以BF₃分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上沒有孤對電子，所以其空間構(gòu)型就是平面三角形，鍵角是120°，BF₃分子的中心原子B原子的價層電子對數(shù)為；3，屬于sp²雜化；
BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中B原子的價層電子對=4+

1

2

=4，該離子中不含孤電子對，為正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：120°；sp²雜化；正四面體；
（3）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為共價鍵，層間作用力為范德華力，
故答案為：共價鍵；范德華力；
（4）由圖可知B₂O₃與CaF₂和H₂SO₄反應(yīng)即生成BF₃，同時還應(yīng)該產(chǎn)生硫酸鈣和水，方程式為B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄ 

△   .

2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃與氨氣在高溫下反應(yīng)即生成BN，方程式為
B₂O₃+2NH₃ 

高溫  .

2BN+3H₂O；
故答案為：B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄

△   .

2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃

高溫  .

2BN+3H₂O．

點(diǎn)評：本題考查較為全面，涉及到化學(xué)方程式的書寫、電子排布式、分子空間構(gòu)型、雜化類型的判斷，但解題具有較強(qiáng)的方法性和規(guī)律性，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)如何書寫電子排布式，如何判斷分子空間構(gòu)型等方法．