Question

【題目】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)過一系列反應可以得到BF3和BN，如圖所示：

請回答下列問題：

（1）由B2O3制備BF3、BN的化學方程式是___、___。

（2）基態(tài)B原子的電子排布式為___；B和N相比，非金屬性較強的是___，BN中B元素的化合價為___；

（3）在BF3分子中，F﹣B﹣F的鍵角是___，該分子為___分子（填寫“極性” 或“非極性”），BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF4-中可能含有___，立體結(jié)構(gòu)為___；

（4）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學鍵為___，層間作用力為___。

Answer 1

【答案】B2O3+3CaF2+3H2SO4→3H2O+2BF3+3CaSO4 B2O3+2NH3→2BN+3H2O 1s22s22p1 N +3 120° 非極性 共價鍵、配位鍵 正四面體 共價鍵 范德華力

【解析】

硼砂與硫酸生成H3BO3，H3BO3受熱分解得到B2O3，B2O3與CaF2、硫酸加熱得到BF3，B2O3與氨氣高溫下得到BN；

(1)由工藝流程可知，B2O3與NH3反應生成BN，根據(jù)原子守恒可知，還有水生成；由圖可知B2O3與CaF2和H2SO4反應即生成BF3，同時還應該產(chǎn)生硫酸鈣和水；

(2)B原子核外有5個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)B原子的電子排布式；同周期主族元素，從左向右，核電荷數(shù)增大，元素的非金屬性增強，電負性越大，B元素化合價為+3價；

(3)價層電子對互斥理論認為：分子的立體構(gòu)型是“價層電子對”相互排斥的結(jié)果，先判斷價層電子對數(shù)，再確定分子構(gòu)型，進而判斷鍵角和分子的極性，以及離子的空間構(gòu)型；

(4)結(jié)合化學鍵的形成條件和分子間作用力分析。

(1)由工藝流程可知，B2O3與NH3反應生成BN，根據(jù)原子守恒可知，還有水生成，反應方程式為：B2O3+2NH3 2BN+3H2O，由圖及元素守恒可知生成、BF3反應的方程式：B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑+3CaSO4+3H2O；

(2)B原子核外有5個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)B原子的電子排布式為1s22s22p1；B、N為同周期主族元素，核電荷數(shù)大，元素的非金屬性越強，則非金屬性N＞B，電負性N＞B，NB中B元素化合價為+3價；

(3)BF3分子的中心原子B原子上含有3個σ 鍵，中心原子上的孤電子對數(shù)=(a-xb)=(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電子，所以其空間構(gòu)型就是平面三角形，鍵角是120°，分子是非極性分子，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF4-中B原子最外層只有3個電子，最多3個共用電子，則BF4-中應含有共價鍵和配位鍵；B原子的價層電子對=3+×2=4，該離子中不含孤電子對，所以BF4-為正四面體結(jié)構(gòu)；

(4)在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學鍵為共價鍵，層間作用力為分子間作用力。