Question

15．氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF₃和BN，如图所示：

请回答下列问题：
（1）由B₂O₃制备BN的化学方程式是B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（2）B和N相比，电负性较大的是N，BN中B元素的化合价为+3；
（3）在BF₃分子中，F-B-F的键角是120°，B原子的杂化轨道类型为sp²杂化；
（4）BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF${\;}_{4}^{-}$的立体构型为正四面体；
（5）六方氮化硼与石墨相似，层内B原子与N原子之间的化学键为共价键，N原子L层的P电子比S电子多1个．
（6）写出CaF₂的电子式：．

Answer 1

分析 （1）由工艺流程可知，B₂O₃与NH₃反应生成BN，根据原子守恒可知，还有水生成；
（2）同周期从左到右电负性依次增强，B第IIIA族元素，为+3价；
（3）价层电子对互斥理论认为：分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果，先判断价层电子对数，再确定构型和杂化方式；
（4）价层电子对互斥理论判断其σ电子对和孤电子对数目；
（5）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为共价键，氮原子的外围电子排布为1s²2s²2p³；
（6）氟化钙为离子化合物，钙离子直接用离子符号Ca²⁺表示，氟离子需要标出其最外层电子及所带电荷，两个氟离子需要先在钙离子的两边．

解答 解（1）由工艺流程可知，B₂O₃与NH₃反应生成BN，根据原子守恒可知，还有水生成，反应方程式为：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2BN+3H₂O，
故答案为：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（2）同周期从左到右电负性依次增强，所以电负性N＞B；B第ⅢA族元素，为+3价；
故答案为：N；+3；
（3）BF₃分子的中心原子B原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数=$\frac{1}{2}$（a-xb）=$\frac{1}{2}$（0-3×1）=0，所以BF₃分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形，键角是120°，BF₃分子的中心原子B原子的价层电子对数为；3，属于sp²杂化，
故答案为：120°；sp²杂化；
（4）BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中B原子的价层电子对=4+$\frac{1}{2}$=4，该离子中不含孤电子对，为正四面体结构，故答案为：正四面体；
（5）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为共价键，氮原子的外围电子排布为1s²2s²2p³；所以N原子L层的P电子比S电子多4-3=1，故答案为：共价键；1；
（6）氟化钙为离子化合物，钙离子直接用离子符号Ca²⁺表示，氟离子需要标出其最外层电子及所带电荷，两个氟离子需要先在钙离子的两边，氟化钙的电子式为：，故答案为：．

点评 本题考查结构性质位置关系、核外电子排布规律、杂化轨道、电负性等，题目综合性较大，难度较大．