题目内容
氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料.以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如下图所示
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请回答下列问题:
(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是 、 ;
(2)基态B原子的电子排布式为 ;B和N相比,电负性较大的是
,BN中B元素的化合价为 ;
(3)在BF3分子中,F-B-F的键角是 ,B原子的杂化轨道类型为
,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF4-的立体结构为 ;
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间的化学键为 ,层间作用力为 ;
(5)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm,立方氮化硼晶胞中含有 个氮原子、 个硼原子,立方氮化硼的密度是 g?cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)
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【解析】 (1)由图可知B2O3与CaF2和H2SO4反应即生成BF3,同时还应该产生硫酸钙和水, B2O3与氨气在高温下反应即生成BN。
(2)基态B原子的电子排布式为1s22s22p1;B与N 均位于第二周期,电负性从左向右依次递减,所以N的电负性大于B;BN中B元素的化合价为+3。
(3)依据价层电子对互斥理论,计算出BF3的孤对电子对数为0,并且价层电子对数为3,所以BF3分子为平面正三角形结构,键角为120°,杂化方式为sp2;BF4-中心原子的孤对电子对数为0,其价层电子对数为4,所以其结构为正四面体.故答案为:120°;sp2;正四面体;
(4)B、N均属于非金属元素,二者形成的化学键是极性共价键;根据石墨结构可知六方氮化硼晶体中,层与层之间靠分子间作用力结合。
(5)根据金刚石的结构可以判断出金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数8,则一个立方氮化硼晶胞中含有4个N原子和4个B原子.一个晶胞中的质量为25×4g/NA,一个立方氮化硼晶胞的体积是(361.5×10-10cm)3,其密度为,
。
硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是 。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有 。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
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①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为 ;碳化硅又称 ,其晶体结构与 相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。
物质 | Si | SiCl4 | SiHCl3 | SiH2Cl2 | SiH3Cl | HCl | SiH4 |
沸点/℃ | 2355 | 57.6 | 31.8 | 8.2 | -30.4 | -84.9 | -111.9 |
③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为 。
(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是 。
有一无色透明溶液,欲确定是否含有下列离子:K+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Ba2+、
、
、Cl-、I-、
,取该溶液进行如下实验:
实验步骤 | 实验现象 |
①取少量该溶液,加几滴甲基橙溶液 | 溶液变红色 |
②取少量该溶液,加入铜片和浓硫酸,加热 | 有无色气体产生,遇空气可以变成红棕色 |
③取少量该溶液,加入BaCl2溶液 | 有白色沉淀生成 |
④取③中的上层清液,加入AgNO3溶液 | 有稳定的白色沉淀生成,且不溶于稀硝酸 |
⑤取少量该溶液,加入NaOH溶液 | 有白色沉淀生成,当NaOH过量时,沉淀部分溶解 |
由此判断:
(1)溶液中一定存在的离子是 ;溶液中肯定不存在的离子是 。
(2)为进一步确定其他离子,应该补充的实验及对应欲检验离子的名称(若为溶液反应,说明使用试剂的名称,不必写详细步骤) 。
(3)写出实验⑤中所有反应的离子方程式: 。