Question

【題目】硼是新型無機材料中的明星元素。

(1)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 ______，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 ______，一個晶胞中含 ______個P原子，每個B或P均形成4個共價鍵，其中有一個配位鍵，提供空軌道的是 ______原子。

(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，電負性較大的是 ______(填元素符號)，其基態(tài)原子的電子排布式為 ______，氮化硼中B元素的化合價為 ______。

(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-B-F的鍵角是 ______ 度，B原子采用 ______ 雜化；BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立體構(gòu)型為 ______。

Answer 1

【答案】BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr 原子晶體 4 B N 1s22s22p3 +3 120 sp2 正四面體

【解析】

(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原子個數(shù)=8×+6×=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，元素電負性隨著原子序數(shù)增大而增大；N原子核外有7個電子，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元素化合價為-3價，則B元素化合價為+3價；

(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原子價層電子對個數(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)此計算F-B-F的鍵角及原子雜化方式，BF4-中B原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，其空間構(gòu)型是正四面體。

(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+3H2BP+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原子個數(shù)=8×+6×=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；

(2)同一周期元素，元素電負性隨著原子序數(shù)增大而增大，所以B和N兩種元素，N元素電負性較大；N原子核外有7個電子，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；BN中N元素化合價為-3價，則B元素化合價為+3價；

(3)環(huán)硼氮烷與苯是等電子體，根據(jù)苯的結(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；

(4)在BF3分子中，B原子價層電子對個數(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°；原子雜化方式為sp2，BF4-中B原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，其空間構(gòu)型是正四面體。