Question

7．硼是新型無機(jī)材料中的明星元索．
（l）磷化硼是一種耐磨涂料，可由三溴化硼和三溴化磷高溫下在氫氣中反應(yīng)合成，其化學(xué)方程式為BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BP+6HBr，圖為磷化硼晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元．磷化硼的晶體類型是原子晶體，一個(gè)晶胞中含4個(gè)P原子．每個(gè)B或P均形成4個(gè)共價(jià)鍵，其中有一個(gè)配位鍵，提供空軌道的是B原于．
（2）氮化硼是一種重要的功能陶瓷材料，其結(jié)構(gòu)與磷化硼相似，B和N相比，電負(fù)性較大的是N（填元素符號），其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p³，氮化硼中B元索的化合價(jià)為+3．
（3）環(huán)硼氮烷與苯是等電子體．其一氯代物有兩種結(jié)構(gòu)、二氯代物有四種結(jié)構(gòu)．寫出環(huán)硼氮烷分子結(jié)構(gòu)式．
（4）BF₃用作有機(jī)合成中的催化劑，也用于制造火箭的高能燃料．在BF₃ 分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是120度，B原子采用sp²雜化； BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體構(gòu)型為正四面體．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)物是三溴化硼、三溴化磷和氫氣，反應(yīng)條件是高溫，生成物是BP，根據(jù)元素守恒知還生成HBr，根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件書寫方程式；原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；根據(jù)圖知，該晶胞中P原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，P原子含有孤電子對、B原子含有空軌道；
（2）同一周期元素，元素電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大；N原子核外有7個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；氮化硼中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，則B元素化合價(jià)為+3價(jià)；
（3）環(huán)硼氮烷與苯是等電子體．根據(jù)苯的結(jié)構(gòu)寫出BN的大致結(jié)構(gòu)，再根據(jù)一氯代物、二氯代物結(jié)構(gòu)確定N、B原子在環(huán)上交叉出現(xiàn)，從而確定其結(jié)構(gòu)簡式；
（4）在BF₃ 分子中，B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)為3且不含孤電子對，所以為平面正三角形結(jié)構(gòu)，據(jù)此計(jì)算F-B-F的鍵角及原子雜化方式，BF₄^-中B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對，其空間構(gòu)型是正四面體．

解答 解：（1）反應(yīng)物是三溴化硼、三溴化磷和氫氣，反應(yīng)條件是高溫，生成物是BP，根據(jù)元素守恒知還生成HBr，根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件書寫方程式為BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BP+6HBr；原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以BP是原子晶體；根據(jù)圖知，該晶胞中P原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，P原子含有孤電子對、B原子含有空軌道，所以提供空軌道的原子是B原子，
故答案為：BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BP+6HBr；原子晶體；4；B；
（2）同一周期元素，元素電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大，所以N元素電負(fù)性較大；N原子核外有7個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p³；氮化硼中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，則B元素化合價(jià)為+3價(jià)，
故答案為：N；1s²2s²2p³；+3；
（3）環(huán)硼氮烷與苯是等電子體．根據(jù)苯的結(jié)構(gòu)寫出BN的大致結(jié)構(gòu)，再根據(jù)一氯代物、二氯代物結(jié)構(gòu)確定N、B原子在環(huán)上交叉出現(xiàn)，從而確定其結(jié)構(gòu)簡式為，故答案為：；
（4）在BF₃ 分子中，B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)為3且不含孤電子對，所以為平面正三角形結(jié)構(gòu)，所以F-B-F的鍵角為120度，原子雜化方式為sp²，BF₄^-中B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對，其空間構(gòu)型是正四面體，故答案為：120；sp²；正四面體．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、微粒空間構(gòu)型判斷、原子核外電子排布等知識點(diǎn)，利用均攤法、價(jià)層電子對互斥理論、構(gòu)造原理分析解答即可，難點(diǎn)是（3）題結(jié)構(gòu)簡式判斷．