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氮化硼( BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂(主要成分Na2B4O7)为...

氮化硼( BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂(主要成分Na2B4O7)为起始物,经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF3的过程如下:

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(1)写出由B203制备BF3的化学方程式                      ,BF3中,B原子的杂化轨道类型为____________,BF3分子空间构型为____________。

(2)在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是(用元素符号表示)________________。

(3)已知:硼酸的电离方程式为H3B03 +H20 满分5 manfen5.com[B(OH)4] - +H+,试依据上述反应写出[ Al( OH)4] -的结构式____________,并推测1mol NH4BF4(氟硼酸铵)中含有____________个配位键。

(4)由12个硼原子构成如图1的结构单元,硼晶体的熔点为1873℃,则硼晶体的1个结构单元中含有________________个B-B键。

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(5)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼(晶体结构如图2)是通常存在的稳定相可作高温润滑剂。立方相氮化硼(晶体结构如图3)是超硬材料,有优异的耐磨性。

①关于这两种晶体的说法,不正确的是____________(填字母)。

a.两种晶体均为分子晶体

b.两种晶体中的B-N键均为共价键

c.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软

d.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大

②六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为        __,其结构与石墨相似却不导电,原因是____________。

③立方相氮化硼晶体中,每个硼原子连接____________个六元环。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是            

 

(1) sp2(1分);平面正三角形(1分)(2)F>N>O>B(1分) (4)30(2分) (5)①ad(2分);②3:1(1分);立方氮化硼晶体内无自由移动的电子(1分)③1 2(1分);高温、高压(1分) 【解析】 试题分析:(1)由工艺流程可知,B203和硫酸和氟化钙反应生成三氟化硼,根据氧化还原反应、质量守恒可得由B203制备BF3的化学方程式为:B2O3+3CaF2+2H2SO4=2BF3↑+3CaSO4+2H2O,答案为:B2O3+3CaF2+2H2SO4=2BF3↑+3CaSO4+2H2O;BF3分子中B原子上含有三个б键,B原子上的孤电子对数为:,所以BF3分子中VSEPR模型为平面三角形,B原子上没有孤店子,所以BF3分子空间构型为平面三角形,B原子的杂化轨道类型为sp2杂化,答案为:sp2 平面三角形;(2)硼、氧、氟、氮位于同一周期,从左到右第一电离能总的变化趋势逐渐的增大,但由于氮原子2p能级上为半满,能量较低,第一电离能大于氧原子的,第一电离能由大到小的顺序是F>N>O>B,答案为:F>N>O>B;(3) 硼酸的电离方程式为H3B03 +H20 [B(OH)4] - +H+,氢氧根提供一对孤电子,三氟化硼中的硼原子提供空轨道形成了一个配位键,硼和铝同主族,所以[ Al( OH)4] -的结构式为;一个铵根离子中含有1个配位键,一个氟硼酸根离子中含有1个配位键,所以1mol NH4BF4(氟硼酸铵)中含有2NA个配位键,答案为: 2NA;(4)由12个硼原子构成如图1的结构单元,从图上可以看出B原子和B-B键的个数比为2:5,所以硼晶体的1个结构单元中含有30个B-B键,答案为:30;(5)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼(晶体结构如图2)结构和石墨相似,属于混合型晶体,每层内B-N为共价键,每层间为范德华力,层间作用力小,所以质地软,是通常存在的稳定相可作高温润滑剂。立方相氮化硼(晶体结构如图3)结构和金刚石的相似,构成晶体的微粒为原子,原子间通过共价键链接,共价键的作用力较大,所以硬度大,是超硬材料,有优异的耐磨性,B和N间都是单键,只存在б键,所以不正确的为ad,答案为ad;②六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为3:1,其结构与石墨相似却不导电,原因是立方氮化硼晶体内无自由移动的电子,答案为:3:1 立方氮化硼晶体内无自由移动的电子;③从立方相氮化硼晶体结构可以看出,每个硼原子连接12个六元环。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现说明形成这一矿物需要高温高压,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温、高压,答案为:12 高温高压。 考点:考查元素电离能的变化规律,配合物,分子构型,几种典型的晶体结构  
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