Question

【题目】硼是新型无机材料中的明星元素。

(1)磷化硼是一种耐磨涂料，可由三溴化硼和三溴化磷高温下在氢气中反应合成，其化学方程式为 ______，图为磷化硼晶体结构中最小的重复单元，磷化硼的晶体类型是 ______，一个晶胞中含 ______个P原子，每个B或P均形成4个共价键，其中有一个配位键，提供空轨道的是 ______原子。

(2)氮化硼是一种重要的功能陶瓷材料，其结构与磷化硼相似，B和N相比，电负性较大的是 ______(填元素符号)，其基态原子的电子排布式为 ______，氮化硼中B元素的化合价为 ______。

(3)环硼氮烷与苯是等电子体，其一氯代物有两种结构、二氯代物有四种结构，写出环硼氮烷分子结构式 ______。

(4)BF3用作有机合成中的催化剂，也用于制造火箭的高能燃料。在BF3分子中，F-B-F的键角是 ______ 度，B原子采用 ______ 杂化；BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体构型为 ______。

Answer 1

【答案】BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr 原子晶体 4 B N 1s22s22p3 +3 120 sp2 正四面体

【解析】

(1)反应物是三溴化硼、三溴化磷和氢气，反应条件是高温，生成物是BP，根据元素守恒知还生成HBr，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式；原子晶体的构成微粒是原子，为空间网状结构；根据图知，该晶胞中P原子个数=8×+6×=4，P原子含有孤电子对、B原子含有空轨道；

(2)同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大；N原子核外有7个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式；氮化硼中N元素化合价为-3价，则B元素化合价为+3价；

(3)环硼氮烷与苯是等电子体，根据苯的结构写出BN的大致结构，再根据一氯代物、二氯代物结构确定N、B原子在环上交叉出现，从而确定其结构简式；

(4)在BF3分子中，B原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以为平面正三角形结构，据此计算F-B-F的键角及原子杂化方式，BF4-中B原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，其空间构型是正四面体。

(1)反应物是三溴化硼、三溴化磷和氢气，反应条件是高温，生成物是BP，根据元素守恒知还生成HBr，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式为BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr；原子晶体的构成微粒是原子，为空间网状结构，所以BP是原子晶体；根据图知，该晶胞中P原子个数=8×+6×=4，P原子含有孤电子对、B原子含有空轨道，所以提供空轨道的原子是B原子；

(2)同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大，所以B和N两种元素，N元素电负性较大；N原子核外有7个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为1s22s22p3；BN中N元素化合价为-3价，则B元素化合价为+3价；

(3)环硼氮烷与苯是等电子体，根据苯的结构，再根据一氯代物、二氯代物结构确定N、B原子在环上交叉出现，从而确定其结构简式为；

(4)在BF3分子中，B原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以为平面正三角形结构，所以F-B-F的键角为120°；原子杂化方式为sp2，BF4-中B原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，其空间构型是正四面体。