Question

7．硼是新型无机材料中的明星元索．
（l）磷化硼是一种耐磨涂料，可由三溴化硼和三溴化磷高温下在氢气中反应合成，其化学方程式为BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr，图为磷化硼晶体结构中最小的重复单元．磷化硼的晶体类型是原子晶体，一个晶胞中含4个P原子．每个B或P均形成4个共价键，其中有一个配位键，提供空轨道的是B原于．
（2）氮化硼是一种重要的功能陶瓷材料，其结构与磷化硼相似，B和N相比，电负性较大的是N（填元素符号），其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p³，氮化硼中B元索的化合价为+3．
（3）环硼氮烷与苯是等电子体．其一氯代物有两种结构、二氯代物有四种结构．写出环硼氮烷分子结构式．
（4）BF₃用作有机合成中的催化剂，也用于制造火箭的高能燃料．在BF₃ 分子中，F-B-F的键角是120度，B原子采用sp²杂化； BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立体构型为正四面体．

Answer 1

分析 （1）反应物是三溴化硼、三溴化磷和氢气，反应条件是高温，生成物是BP，根据元素守恒知还生成HBr，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式；原子晶体的构成微粒是原子，为空间网状结构；根据图知，该晶胞中P原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，P原子含有孤电子对、B原子含有空轨道；
（2）同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大；N原子核外有7个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式；氮化硼中N元素化合价为-3价，则B元素化合价为+3价；
（3）环硼氮烷与苯是等电子体．根据苯的结构写出BN的大致结构，再根据一氯代物、二氯代物结构确定N、B原子在环上交叉出现，从而确定其结构简式；
（4）在BF₃ 分子中，B原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以为平面正三角形结构，据此计算F-B-F的键角及原子杂化方式，BF₄^-中B原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，其空间构型是正四面体．

解答 解：（1）反应物是三溴化硼、三溴化磷和氢气，反应条件是高温，生成物是BP，根据元素守恒知还生成HBr，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式为BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr；原子晶体的构成微粒是原子，为空间网状结构，所以BP是原子晶体；根据图知，该晶胞中P原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，P原子含有孤电子对、B原子含有空轨道，所以提供空轨道的原子是B原子，
故答案为：BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr；原子晶体；4；B；
（2）同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大，所以N元素电负性较大；N原子核外有7个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p³；氮化硼中N元素化合价为-3价，则B元素化合价为+3价，
故答案为：N；1s²2s²2p³；+3；
（3）环硼氮烷与苯是等电子体．根据苯的结构写出BN的大致结构，再根据一氯代物、二氯代物结构确定N、B原子在环上交叉出现，从而确定其结构简式为，故答案为：；
（4）在BF₃ 分子中，B原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以为平面正三角形结构，所以F-B-F的键角为120度，原子杂化方式为sp²，BF₄^-中B原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，其空间构型是正四面体，故答案为：120；sp²；正四面体．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、微粒空间构型判断、原子核外电子排布等知识点，利用均摊法、价层电子对互斥理论、构造原理分析解答即可，难点是（3）题结构简式判断．