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,如图所示:

请回答下列问题:
(1)由B2O3制备BF3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,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)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,立方氮化硼晶胞中含有
 
各氮原子、
 
各硼原子.
考点:位置结构性质的相互关系应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断
专题:元素周期律与元素周期表专题
分析:(1)由工艺流程可知,B2O3与NH3反应生成BN,根据原子守恒可知,还有水生成;
(2)硼原子核外电子数目为5,根据核外电子排布规律书写;同周期从左到右电负性依次增强,B属于第ⅢA族元素,化合价为+3价;
(3)计算价层电子对数、孤电子对数,杂化轨道数目等于价层电子对数,据此判断杂化方式与空间结构;
(4)金刚石晶胞是立方体,其中8个顶点有8个碳原子,6个面各有6个碳原子,立方体内部还有4个碳原子,如图所示:,利用均摊法计算金刚石中C原子数目,立方氮化硼结构与金刚石相似,其晶胞内与金刚石晶胞含有相同原子总数,且B、N原子数目之比为1:1,据此判断.
解答: 解(1)由工艺流程可知,B2O3与NH3反应生成BN,根据原子守恒可知,还有水生成,反应方程式为:B2O3+2NH3
  △  
.
 
2BN+3H2O,故答案为:B2O3+2NH3
  △  
.
 
2BN+3H2O;
(2)硼原子核外电子数目为5,原子的电子排布式为1s22s22p1,同周期从左到右电负性依次增强,所以电负性N>B;B第ⅢA族元素,为+3价,故答案为:1s22s22p1;N;3;
(3)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=
1
2
(0-3×1)=0,杂化轨道数目为3,BF3分子的中心原子B原子采取sp2杂化;
BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF4-中B原子的价层电子对=4+
1
2
(3+1-1×4)=4,该离子中不含孤电子对,为正四面体结构,
故答案为:sp2杂化;正四面体;
(5)金刚石晶胞是立方体,其中8个顶点有8个碳原子,6个面各有6个碳原子,立方体内部还有4个碳原子,如图所示:,所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×
1
8
+6×
1
2
+4=8,因此立方氮化硼晶胞中N、B原子总数也为8,且为1:1,因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子,故答案为:4;4.
点评:本题是对物质结构的考查,考查较为全面,涉及到化学方程式的书写、电子排布式、分子空间构型、杂化类型的判断以及有关晶体的计算,(5)中关键是对金刚石晶胞的识记、理解,难度中等.
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