Question

16．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，如下圖所示：

請回答下列問題：
（1）由B₂O₃制備BF₃、BN的化學方程式依次是B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O
（2）基態B原子的電子排布式為1s²2s²2p¹；B和N相比，電負性較大的是N，BN中B元素的化合價為+3；
（3）在BF₃分子中，F-B-F的鍵角是120°，B原子的雜化軌道類型為sp²，BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體結構為正四面體．

Answer 1

分析 （1）由圖可知B₂O₃與CaF₂和H₂SO₄反應即生成BF₃，同時還應該產生硫酸鈣和水，結合原子個數守恒寫出方程式；
（2）基態B原子核外有5個電子，根據核外電子排布規律書寫電子排布式；依據同周期從左到右電負性依次增強，判斷電負性強弱；B第ⅢA族元素，為+3價；
（3）價層電子對互斥理論認為：分子的立體構型是“價層電子對”相互排斥的結果，先判斷價層電子對數，再確定構型和雜化方式；價層電子對互斥理論判斷其σ電子對和孤電子對數目．

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+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
故答案為：B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（2）硼原子核外電子數目為5，原子的電子排布式為1s²2s²2p¹；同周期從左到右電負性依次增強，所以電負性N＞B；B第ⅢA族元素，為+3價；
故答案為：1s²2s²2p¹；N；+3；
（3）BF₃分子的中心原子B原子上含有3個σ 鍵，中心原子上的孤電子對數=$\frac{1}{2}$（a-xb）=$\frac{1}{2}$（0-3×1）=0，所以BF₃分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上沒有孤對電子，所以其空間構型就是平面三角形，鍵角是120°，BF₃分子的中心原子B原子的價層電子對數為；3，屬于sp²雜化；BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中B原子的價層電子對=4+$\frac{1}{2}$=4，該離子中不含孤電子對，為正四面體結構．
故答案為：120°；sp²；正四面體．

點評 本題考查結構性質位置關系、核外電子排布規律、雜化軌道、電負性等，題難度中等，注意對相關知識的應用．