Question

16．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，如下图所示：

请回答下列问题：
（1）由B₂O₃制备BF₃、BN的化学方程式依次是B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O
（2）基态B原子的电子排布式为1s²2s²2p¹；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，BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立体结构为正四面体．

Answer 1

分析 （1）由图可知B₂O₃与CaF₂和H₂SO₄反应即生成BF₃，同时还应该产生硫酸钙和水，结合原子个数守恒写出方程式；
（2）基态B原子核外有5个电子，根据核外电子排布规律书写电子排布式；依据同周期从左到右电负性依次增强，判断电负性强弱；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；价层电子对互斥理论判断其σ电子对和孤电子对数目．

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+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
故答案为：B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（2）硼原子核外电子数目为5，原子的电子排布式为1s²2s²2p¹；同周期从左到右电负性依次增强，所以电负性N＞B；B第ⅢA族元素，为+3价；
故答案为：1s²2s²2p¹；N；+3；
（3）BF₃分子的中心原子B原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数=$\frac{1}{2}$（a-xb）=$\frac{1}{2}$（0-3×1）=0，所以BF₃分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形，键角是120°，BF₃分子的中心原子B原子的价层电子对数为；3，属于sp²杂化；BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中B原子的价层电子对=4+$\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：120°；sp²；正四面体．

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，题难度中等，注意对相关知识的应用．