题目内容
9．氮化硼（ BN）是一种重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂（主要成分Na2B4O7）为起始物，经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF3的过程如下：
（1）写出由B203制备BF3的化学方程式B2O3+3CaF2+3H2SO4=2BF3↑+3CaSO4+3H2O，BF3中，B原子的杂化轨道类型为sp2，BF3分子空间构型为平面正三角形．
（2）在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是（用元素符号表示）F＞N＞O＞B．
（3）已知：硼酸的电离方程式为H3B03+H20?[B（OH）4]-+H+，试依据上述反应写出[Al（ OH）4]-的结构式
，并推测1mol NH4BF4（氟硼酸铵）中含有2NA个配位键．（4）由12个硼原子构成如图1的结构单元，硼晶体的熔点为1873℃，则硼晶体的1个结构单元中含有30 个B-B键．
（5）氮化硼（BN）晶体有多种相结构．六方相氮化硼（晶体结构如图2）是通常存在的稳定相可作高温润滑剂．立方相氮化硼（晶体结构如图3）是超硬材料，有优异的耐磨性．
①关于这两种晶体的说法，不正确的是ad（填字母）．
a．两种晶体均为分子晶体
b．两种晶体中的B-N键均为共价键
c．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
d．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
②六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为3：1，其结构与石墨相似却不导电，原因是立方相氮化硼晶体内无自由移动的电子．
③立方相氮化硼晶体中，每个硼原子连接12个六元环．该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km的古地壳中被发现．根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温、高压．
分析 （1）由图及元素守恒可写出由B2O3制备BF3的方程式；根据价层电子对互斥理论确定构型和杂化方式；
（2）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，据此判断第一电离能大小顺序；
（3）在[Al（OH）4]-中Al采取sp3杂化，用最外层的四个空轨道接受O提供的孤对电子形成配合物，一个NH4BF4中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键，所以含有2个配位键，据此计算；
（4）在硼原子组成的正二十面体结构中，每5个面共用一个顶点，每个等边三角形拥有的顶点为：$\frac{1}{5}$×3=$\frac{3}{5}$，20个等边三角形拥有的顶点为：$\frac{3}{5}$×20=12，每2个面共用一个B-B键；
（5）①a．由图可知立方相氮化硼是立体网状结构，为原子晶体；
b．非金属元素之间易形成共价键；
c．六方相氮化硼为层状结构，层间为分子间作用力，作用力小；
d．立方相氮化硼含有σ键不存在π键；
②六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子；
③氮化硼与碳元素的单质相似，结合金刚石的结构进行判断，立方相氮化硼晶体中，每个硼原子连接12个六元环，在地壳内部，离地面越深，其压强越大、温度越高．
解答 解：（1）B2O3与CaF2和H2SO4反应即生成BF3，同时还应该产生硫酸钙和水，方程式为：B2O3+3CaF2+3H2SO4=2BF3↑+3CaSO4+3H2O，BF3分子的中心原子B原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数=$\frac{1}{2}$（a-xb）=$\frac{1}{2}$（0-3×1）=0，中心原子B原子的价层电子对数为3，属于sp2杂化，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形，键角是120°，BF3分子为平面三角形，
故答案为：B2O3+3CaF2+3H2SO4=2BF3↑+3CaSO4+3H2O；sp2；平面正三角形；
（2）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，B、N、O、F元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N处于第VA族，所以第一电离能N＞O，B的第一电离能最小，第一电离能由大到小的顺序是：F＞N＞O＞B，
故答案为：F＞N＞O＞B；
（3）在[Al（OH）4]-中Al采取sp3杂化，用最外层的四个空轨道接受O提供的孤对电子形成配合物，其结构式为，一个NH4BF4中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键，所以含有2个配位键，则1mol NH4BF4含有2mol配位键，即2NA个配位键，
故答案为：；2NA；
（4）在硼原子组成的正二十面体结构中，每5个面共用一个顶点，每个面拥有这个顶点的$\frac{1}{5}$，每个等边三角形拥有的顶点为：$\frac{1}{5}$×3=$\frac{3}{5}$，20个等边三角形拥有的顶点为：$\frac{3}{5}$×20=12，每2个面共用一个B-B键，每个面拥有这个B-B键的$\frac{1}{2}$，每个等边三角形占有的B-B键为：$\frac{1}{2}$×3=$\frac{3}{2}$，20个等边三角形拥有的B-B键为：$\frac{3}{2}$×20=30，
故答案为：30；
（5）①（2）a．立方相氮化硼为空间网状结构，不存在分子，为原子晶体，故a错误；
b．非金属元素之间易形成共价键，所以N原子和B原子之间存在共价键，故b正确；
c．六方相氮化硼层间为层状结构，分子间作用力，作用力小，导致其质地软，故c正确；
d．立方相氮化硼N原子和B原子之间存在共价单键，所以该化合物中含有σ键不存在π键，故d错误；
故选ad；
②六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为3：1，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，所以不导电，
故答案为：3：1；立方相氮化硼晶体内无自由移动的电子；
③氮化硼与金刚石的结构相似，立方相氮化硼晶体中，每个硼原子连接12个六元环，在地壳内部，离地面越深，其压强越大、温度越高，根据题干知，实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温高压，
故答案为：12；高温、高压．
点评 本题考查了物质结构和性质，涉及第一电离能、原子的杂化方式、晶体的计算等知识点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，这些知识点都是高考热点，注意价层电子对互斥理论确定原子杂化方式及分子空间构型、晶胞的计算，题目难度中等．
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（1）V205是钒催化剂的活性成分，郭汗贤等提出：V205在对反应I的催化循环过程中，经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，图示如图1：
①关气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如下：
| 化学键 | S=O（SO2） | O=O（O2） | S=O（SO3） |
| 能量/KJ | 535 | 496 | 472 |
②反应Ⅱ、Ⅲ的化学方程式为S02+V205?V204•S03、2V204•S03+02?2V205+S03．
（2）某实验从废钒催化剂（主要成分为V2O5和V2O4）中回收V2O5，其简要过程如下：
（DVO2+和V02+可看成是钒相应价态的简单阳离子完全水解的产物）．①写出水解生成V02+的离子方程式：V5++2H2O=V02++4H+．
②在沉钒时，为使钒元素的沉淀率达到98%，至少应调节溶液中的c（NH4+）为0.8mol/L[25℃，Ksp（NH4VO3）=1.6×10 -3，溶液体积变化忽略不计]．
（3）在保持体系总压为0.1MPa的条件下进行反应：SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?SO3（g），原料气中SO2和02的物质的量之比（k）不同时，S02的平衡转化率与温度（t）的关系如2图所示：
①图中k1、k2、k3的大小顺序为k1＞k2＞k3，理由是相同温度和压强下，K值减小，氧气浓度越大，平衡正向移动，二氧化硫转化率提高．
②该反应的化学平衡常数Kp表达式为Kp=$\frac{P（S{O}_{3}）}{P（S{O}_{2}）{P}^{\frac{1}{2}}（{O}_{2}）}$（用平衡分压代替平衡浓度表示）．图中A点原料气的成分是：n（SO2）：n（O2）：n（N2）=7：11：82，达平衡时SO2的分压p（ SO2）的计算式为_$\frac{0.1×12%×7}{12%×7+11-0.5×88%×7+88%×7+82}$（分压=总压×物质的量分数）．
③近年，有人研发出用氧气代替空气的新工艺，使SO2趋于完全转化．此工艺的优点除了能充分利用含硫的原料外，主要还有无尾气排放，不污染环境．
已知A、B、C、D四种短周期元素的核电荷数依次增大．A原子s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，C原子的L能层中有两对成对电子，C、D同主族． E、F是第四周期元素，且E位于周期表中ds区，F原子核外有33种不同运动状态的电子．根据以上信息用相应的元素符号填空：
我国本土科学家屠呦呦因为发现青蒿素而获得2015年的诺贝尔生理和医学奖．已知二羟甲戊酸是生物合成青蒿素的原料之一，下列关于二羟甲戊酸的说法正确的是（ ）| A． | 与乙醇发生酯化反应生成产物的分子式为C8H18O4 | |
| B． | 能发生加成反应，不能发生取代反应 | |
| C． | 在铜的催化下与氧气反应的产物可以发生银镜反应 | |
| D． | 标准状况下1mol该有机物可以与足量金属钠反应产生22.4L H2 |
| A． | 反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区 | |
| B． | 乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe-2e -=Fe2+ | |
| C． | 通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2-4e -+2H2O═4OH- | |
| D． | 反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 |
| A． | NH4+、Ba2+、NO3-、CO32- | B． | Fe2+、OH-、SO42-、MnO4- | ||
| C． | Na+、Fe3+、Cl-、AlO2- | D． | K+、Mg2+、NO3-、Cl- |
已知：①CO2（g）+C（s）═2CO（g）△H1
已知NO2与N2O4相互转化：2NO2（g）?N2O4（g）；△H=-24.2kJ/mol在恒温下，将一定量NO2和N2O4（g）的混合气体充入体积为2L的密闭容器中，其中物质的浓度随时间变化的关系如图．下列推理分析合理的是（ ）
| A． | a，b，c，d四点中c正与v逆均相等 | |
| B． | 反应进行到10min时，体系吸收的热量为9.68kJ | |
| C． | 前10min内，用v（NO2）表示的该反应速率为0.02mol/L•min | |
| D． | 25min时，导致平衡移动的原因是升温 |