Question

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，如圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）由B₂O₃制備BF₃的化學(xué)方程式依次是

 

；
（2）基態(tài)B原子的電子排布式為

 

；B和N相比，電負(fù)性較大的是

 

，BN中B元素的化合價(jià)為

 

；
（3）在BF₃分子中，B原子的雜化軌道類型為

 

，BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體結(jié)構(gòu)為

 

；
（4）六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，立方氮化硼晶胞中含有

 

各氮原子、

 

各硼原子．

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：（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；
（2）硼原子核外電子數(shù)目為5，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫；同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，B屬于第ⅢA族元素，化合價(jià)為+3價(jià)；
（3）計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù)，雜化軌道數(shù)目等于價(jià)層電子對(duì)數(shù)，據(jù)此判斷雜化方式與空間結(jié)構(gòu)；
（4）金剛石晶胞是立方體，其中8個(gè)頂點(diǎn)有8個(gè)碳原子，6個(gè)面各有6個(gè)碳原子，立方體內(nèi)部還有4個(gè)碳原子，如圖所示：，利用均攤法計(jì)算金剛石中C原子數(shù)目，立方氮化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其晶胞內(nèi)與金剛石晶胞含有相同原子總數(shù)，且B、N原子數(shù)目之比為1：1，據(jù)此判斷．

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+2NH₃

△   .

2BN+3H₂O，故答案為：B₂O₃+2NH₃

△   .

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)=

1

2

（0-3×1）=0，雜化軌道數(shù)目為3，BF₃分子的中心原子B原子采取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+

1

2

（3+1-1×4）=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：sp²雜化；正四面體；
（5）金剛石晶胞是立方體，其中8個(gè)頂點(diǎn)有8個(gè)碳原子，6個(gè)面各有6個(gè)碳原子，立方體內(nèi)部還有4個(gè)碳原子，如圖所示：，所以金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

+4=8，因此立方氮化硼晶胞中N、B原子總數(shù)也為8，且為1：1，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個(gè)N和4個(gè)B原子，故答案為：4；4．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，考查較為全面，涉及到化學(xué)方程式的書寫、電子排布式、分子空間構(gòu)型、雜化類型的判斷以及有關(guān)晶體的計(jì)算，（5）中關(guān)鍵是對(duì)金剛石晶胞的識(shí)記、理解，難度中等．