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的化學方程式依次是

 

；
（2）基態(tài)B原子的電子排布式為

 

；B和N相比，電負性較大的是

 

，BN中B元素的化合價為

 

；
（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^-的立體結構為

 

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

 

各氮原子、

 

各硼原子．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用,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反應生成BN，根據原子守恒可知，還有水生成；
（2）硼原子核外電子數目為5，根據核外電子排布規(guī)律書寫；同周期從左到右電負性依次增強，B屬于第ⅢA族元素，化合價為+3價；
（3）計算價層電子對數、孤電子對數，雜化軌道數目等于價層電子對數，據此判斷雜化方式與空間結構；
（4）金剛石晶胞是立方體，其中8個頂點有8個碳原子，6個面各有6個碳原子，立方體內部還有4個碳原子，如圖所示：，利用均攤法計算金剛石中C原子數目，立方氮化硼結構與金剛石相似，其晶胞內與金剛石晶胞含有相同原子總數，且B、N原子數目之比為1：1，據此判斷．

解答： 解（1）由工藝流程可知，B₂O₃與NH₃反應生成BN，根據原子守恒可知，還有水生成，反應方程式為：B₂O₃+2NH₃

△   .

2BN+3H₂O，故答案為：B₂O₃+2NH₃

△   .

2BN+3H₂O；
（2）硼原子核外電子數目為5，原子的電子排布式為1s²2s²2p¹，同周期從左到右電負性依次增強，所以電負性N＞B；B第ⅢA族元素，為+3價，故答案為：1s²2s²2p¹；N；3；
（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=

1

2

（0-3×1）=0，雜化軌道數目為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原子的價層電子對=4+

1

2

（3+1-1×4）=4，該離子中不含孤電子對，為正四面體結構，
故答案為：sp²雜化；正四面體；
（5）金剛石晶胞是立方體，其中8個頂點有8個碳原子，6個面各有6個碳原子，立方體內部還有4個碳原子，如圖所示：，所以金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數=8×

1

8

+6×

1

2

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

點評：本題是對物質結構的考查，考查較為全面，涉及到化學方程式的書寫、電子排布式、分子空間構型、雜化類型的判斷以及有關晶體的計算，（5）中關鍵是對金剛石晶胞的識記、理解，難度中等．