Question

7．硼是新型無機材料中的明星元索．
（l）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合成，其化學方程式為BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BP+6HBr，圖為磷化硼晶體結構中最小的重復單元．磷化硼的晶體類型是原子晶體，一個晶胞中含4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B原于．
（2）氮化硼是一種重要的功能陶瓷材料，其結構與磷化硼相似，B和N相比，電負性較大的是N（填元素符號），其基態原子的電子排布式為1s²2s²2p³，氮化硼中B元索的化合價為+3．
（3）環硼氮烷與苯是等電子體．其一氯代物有兩種結構、二氯代物有四種結構．寫出環硼氮烷分子結構式．
（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120度，B原子采用sp²雜化； BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立體構型為正四面體．

Answer 1

分析 （1）反應物是三溴化硼、三溴化磷和氫氣，反應條件是高溫，生成物是BP，根據元素守恒知還生成HBr，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式；原子晶體的構成微粒是原子，為空間網狀結構；根據圖知，該晶胞中P原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=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增大而增大；N原子核外有7個電子，根據構造原理書寫其基態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）環硼氮烷與苯是等電子體．根據苯的結構寫出BN的大致結構，再根據一氯代物、二氯代物結構確定N、B原子在環上交叉出現，從而確定其結構簡式；
（4）在BF₃ 分子中，B原子價層電子對個數為3且不含孤電子對，所以為平面正三角形結構，據此計算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是4且不含孤電子對，其空間構型是正四面體．

解答 解：（1）反應物是三溴化硼、三溴化磷和氫氣，反應條件是高溫，生成物是BP，根據元素守恒知還生成HBr，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式為BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BP+6HBr；原子晶體的構成微粒是原子，為空間網狀結構，所以BP是原子晶體；根據圖知，該晶胞中P原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=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，
故答案為：BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BP+6HBr；原子晶體；4；B；
（2）同一周期元素，元素電負性隨著原子序數增大而增大，所以N元素電負性較大；N原子核外有7個電子，根據構造原理書寫其基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p³；氮化硼中N元素化合價為-3價，則B元素化合價為+3價，
故答案為：N；1s²2s²2p³；+3；
（3）環硼氮烷與苯是等電子體．根據苯的結構寫出BN的大致結構，再根據一氯代物、二氯代物結構確定N、B原子在環上交叉出現，從而確定其結構簡式為，故答案為：；
（4）在BF₃ 分子中，B原子價層電子對個數為3且不含孤電子對，所以為平面正三角形結構，所以F-B-F的鍵角為120度，原子雜化方式為sp²，BF₄^-中B原子價層電子對個數是4且不含孤電子對，其空間構型是正四面體，故答案為：120；sp²；正四面體．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、微�？臻g構型判斷、原子核外電子排布等知識點，利用均攤法、價層電子對互斥理論、構造原理分析解答即可，難點是（3）題結構簡式判斷．