Question

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：

（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____________________。

（2）已知：硼酸的电离方程式为H₃BO₃+H₂O[B(OH)₄]^-+H⁺，试依据上述反应写出[Al(OH)₄]^-的结构式________________，并推测1molNH₄BF₄（氟硼酸铵）中含有________________个配位键。

（3）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。

（4）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结构与石墨相似却不导电，原因是________________。

（5）一种硼酸盐的阴离子为B₃O₆^n-，B₃O₆^n-结构中只有一个六元环，B的空间化学环境相同，O有两种空间化学环境，画出B₃O₆^n-的结构图（注明所带电荷数）；__________________。

Answer

（1）B2O3+3CaF2+2H2SO4＝2BF3↑+3CaSO4+2H2Osp2（1分）；

（2）（2分）2NA（1分）

（3）30（2分）（4）①ad（2分）；

②立方氮化硼晶体内无自由移动的电子（2分）

（5）（3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；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原子的杂化轨道类型为sp2杂化；

（2）硼酸的电离方程式为H3BO3+H2O[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1molNH4BF4（氟硼酸铵）中含有2NA个配位键；

（3）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；

（4）①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；

③一种硼酸盐的阴离子为B3O6n-，B3O6n-结构中只有一个六元环，B的空间化学环境相同，O有两种空间化学环境，说明结构对称，则B3O6n-的结构图可表示为。

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判断等