Question

16．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，如下圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）由B₂O₃制備BF₃、BN的化學(xué)方程式依次是B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O
（2）基態(tài)B原子的電子排布式為1s²2s²2p¹；B和N相比，電負(fù)性較大的是N，BN中B元素的化合價(jià)為+3；
（3）在BF₃分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是120°，B原子的雜化軌道類型為sp²，BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體結(jié)構(gòu)為正四面體．

Answer 1

分析 （1）由圖可知B₂O₃與CaF₂和H₂SO₄反應(yīng)即生成BF₃，同時(shí)還應(yīng)該產(chǎn)生硫酸鈣和水，結(jié)合原子個(gè)數(shù)守恒寫出方程式；
（2）基態(tài)B原子核外有5個(gè)電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫電子排布式；依據(jù)同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，判斷電負(fù)性強(qiáng)弱；B第ⅢA族元素，為+3價(jià)；
（3）價(jià)層電子對(duì)互斥理論認(rèn)為：分子的立體構(gòu)型是“價(jià)層電子對(duì)”相互排斥的結(jié)果，先判斷價(jià)層電子對(duì)數(shù)，再確定構(gòu)型和雜化方式；價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷其σ電子對(duì)和孤電子對(duì)數(shù)目．

解答 解：（1）由工藝流程可知，B₂O₃與NH₃反應(yīng)生成BN，根據(jù)原子守恒可知，還有水生成，反應(yīng)方程式為：B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
故答案為：B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（2）硼原子核外電子數(shù)目為5，原子的電子排布式為1s²2s²2p¹；同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，所以電負(fù)性N＞B；B第ⅢA族元素，為+3價(jià)；
故答案為：1s²2s²2p¹；N；+3；
（3）BF₃分子的中心原子B原子上含有3個(gè)σ 鍵，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{1}{2}$（a-xb）=$\frac{1}{2}$（0-3×1）=0，所以BF₃分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上沒有孤對(duì)電子，所以其空間構(gòu)型就是平面三角形，鍵角是120°，BF₃分子的中心原子B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為；3，屬于sp²雜化；BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中B原子的價(jià)層電子對(duì)=4+$\frac{1}{2}$=4，該離子中不含孤電子對(duì)，為正四面體結(jié)構(gòu)．
故答案為：120°；sp²；正四面體．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、核外電子排布規(guī)律、雜化軌道、電負(fù)性等，題難度中等，注意對(duì)相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用．