15.氮化硼( BN)是一種重要的功能陶瓷材料.以天然硼砂(主要成分Na2B4O7)為起始物,經(jīng)
過(guò)一系列反應(yīng)可以得到BN和火箭高能燃料及有機(jī)合成催化劑BF3的過(guò)程如下:
(1)BF3中B原子的雜化軌道類(lèi)型為sp2雜化,BF3分子空間構(gòu)型為平面正三角形.
(2)在硼、氧、氟、氮中第一電離能由大到小的順序是(用元素符號(hào)表示)F>N>O>B.
(3)已知:硼酸的電離方程式為H3B03+H20?[B(OH)4]-+H+,試依據(jù)上述反應(yīng)寫(xiě)出[Al( OH)4]-的結(jié)構(gòu)式,并推測(cè)1mol NH4BF4(氟硼酸銨)中含有2NA個(gè)配位鍵.
(4)由12個(gè)硼原子構(gòu)成如圖1的結(jié)構(gòu)單元,硼晶體的熔點(diǎn)為1873℃,則硼晶體的1個(gè)結(jié)構(gòu)單元中含有30 個(gè)B-B鍵.

(5)氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu).六方相氮化硼(晶體結(jié)構(gòu)如圖2)是通常存在的穩(wěn)定相可作高溫潤(rùn)滑劑.立方相氮化硼(晶體結(jié)構(gòu)如圖3)是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性.
①關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法,不正確的是ad(填字母).
a.兩種晶體均為分子晶體b.兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵
c.六方相氮化硼層間作用力小,所以質(zhì)地軟d.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大
②六方相氮化硼晶體內(nèi)B-N鍵數(shù)與硼原子數(shù)之比為3:1,其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電,原因是立方氮化硼晶體內(nèi)無(wú)自由移動(dòng)的電子.
③立方相氮化硼晶體中,每個(gè)硼原子連接12個(gè)六元環(huán).

分析 (1)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其雜化方式及空間構(gòu)型;
(2)同一周期元素,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素,據(jù)此判斷第一電離能大小順序;
(3)在[Al(OH)4]-中Al采取sp3雜化,用最外層的四個(gè)空軌道接受O提供的孤對(duì)電子形成配合物,一個(gè)NH4BF4中N原子和其中一個(gè)H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個(gè)F原子之間存在一個(gè)配位鍵,所以含有2個(gè)配位鍵,據(jù)此計(jì)算;
(4)在硼原子組成的正二十面體結(jié)構(gòu)中,每5個(gè)面共用一個(gè)頂點(diǎn),每個(gè)等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為:$\frac{1}{5}$×3=$\frac{3}{5}$,20個(gè)等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為:$\frac{3}{5}$×20=12,每2個(gè)面共用一個(gè)B-B鍵;
(5)①a.由圖可知立方相氮化硼是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),為原子晶體;
b.非金屬元素之間易形成共價(jià)鍵;
c.六方相氮化硼為層狀結(jié)構(gòu),層間為分子間作用力,作用力;
d.立方相氮化硼含有σ鍵不存在π鍵;
②六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子形成3個(gè)共價(jià)單鍵,該物質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)中不存在自由移動(dòng)的電子;
③氮化硼與碳元素的單質(zhì)相似,結(jié)合金剛石的結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷,立方相氮化硼晶體中,每個(gè)硼原子連接12個(gè)六元環(huán).

解答 解:(1)在BF3分子中B原子的價(jià)層電子對(duì)=3,且沒(méi)有孤電子對(duì),所以中心原子的雜化軌道類(lèi)型是sp2雜化,所以它的空間構(gòu)型是平面正三角形,
故答案為:sp2雜化;平面正三角形;
(2)同一周期元素,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素,B、N、O、F元素處于同一周期且原子序數(shù)逐漸增大,N處于第VA族,所以第一電離能N>O,B的第一電離能最小,第一電離能由大到小的順序是:F>N>O>B,
故答案為:F>N>O>B;
(3)在[Al(OH)4]-中Al采取sp3雜化,用最外層的四個(gè)空軌道接受O提供的孤對(duì)電子形成配合物,其結(jié)構(gòu)式為,一個(gè)NH4BF4中N原子和其中一個(gè)H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個(gè)F原子之間存在一個(gè)配位鍵,所以含有2個(gè)配位鍵,則1mol NH4BF4含有2mol配位鍵,即2NA個(gè)配位鍵,
故答案為:;2NA
(4)在硼原子組成的正二十面體結(jié)構(gòu)中,每5個(gè)面共用一個(gè)頂點(diǎn),每個(gè)面擁有這個(gè)頂點(diǎn)的$\frac{1}{5}$,每個(gè)等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為:$\frac{1}{5}$×3=$\frac{3}{5}$,20個(gè)等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為:$\frac{3}{5}$×20=12,每2個(gè)面共用一個(gè)B-B鍵,每個(gè)面擁有這個(gè)B-B鍵的$\frac{1}{2}$,每個(gè)等邊三角形占有的B-B鍵為:$\frac{1}{2}$×3=$\frac{3}{2}$,20個(gè)等邊三角形擁有的B-B鍵為:$\frac{3}{2}$×20=30,
故答案為:30;
(5)①a.立方相氮化硼為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在分子,為原子晶體,故a錯(cuò)誤;
b.非金屬元素之間易形成共價(jià)鍵,所以N原子和B原子之間存在共價(jià)鍵,故b正確;
c.六方相氮化硼層間為層狀結(jié)構(gòu),分子間作用力,作用力小,導(dǎo)致其質(zhì)地軟,故c正確;
d.立方相氮化硼N原子和B原子之間存在共價(jià)單鍵,所以該化合物中含有σ鍵不存在π鍵,故d錯(cuò)誤;
故選ad;
②六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子形成3個(gè)共價(jià)單鍵,六方相氮化硼晶體內(nèi)B-N鍵數(shù)與硼原子數(shù)之比為3:1,該物質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)中不存在自由移動(dòng)的電子,所以不導(dǎo)電,
故答案為:3:1;立方氮化硼晶體內(nèi)無(wú)自由移動(dòng)的電子;
③氮化硼與金剛石的結(jié)構(gòu)相似,立方相氮化硼晶體中,每個(gè)硼原子連接12個(gè)六元環(huán),
故答案為:12.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì),涉及第一電離能、原子的雜化方式、晶體的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn),側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查,這些知識(shí)點(diǎn)都是高考熱點(diǎn),注意價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定原子雜化方式及分子空間構(gòu)型、晶胞的計(jì)算,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

4.已知:CO2+NaOH(少量)=NaHCO3,CO2+2Na0H(過(guò)量)=Na2CO3+H2O,現(xiàn)用含0.2molNaOH的溶液吸收一定量的CO2,將所得熔液低溫蒸干得到固體甲(該溫度下NaHCO3不分解).下列說(shuō)法正確的是(  )
A.固體甲一定是Na2CO3
B.固體甲一定是NaHCO3
C.當(dāng)吸收0.15molCO2時(shí),所得固體甲中Na2CO3和NaHCO3物質(zhì)的量相等
D.在固體甲中加入足量稀鹽酸,充分反應(yīng)后蒸干所得溶液,得到11.7gNaCl

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

6.以NaBH4(B元素的化合價(jià)為+3價(jià))和H2O2作原料的新型燃料電池,可用作深水勘探等無(wú)空氣環(huán)境電源,其工作原理如圖所示.下列說(shuō)法正確的是(  )
A.a極上的電極反應(yīng)式為:BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O
B.放電過(guò)程中,b電極附近溶液的pH減小
C.電池工作時(shí),Na+從b極區(qū)移向a極區(qū)
D.若用該電池電解飽和食鹽水,轉(zhuǎn)移2 mole-時(shí),陰極析出46gNa

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

3.下列有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的敘述中,不正確的是( 。
A.用飽和食鹽水替代水跟電石作用,可以有效控制產(chǎn)生乙炔的速率
B.蒸餾時(shí)應(yīng)調(diào)整溫度計(jì)的水銀球于蒸餾燒瓶支管口附近
C.制備乙酸乙酯時(shí),為除去乙酸乙酯中的乙酸,用氫氧化鈉溶液收集產(chǎn)物
D.重結(jié)晶法提純苯甲酸時(shí),為除去雜質(zhì)和防止苯甲酸析出,應(yīng)該趁熱過(guò)濾

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

10.按要求完成下列問(wèn)題:
(1)甲基的電子式
(2)松油醇( )的官能團(tuán)的名稱(chēng)為碳碳雙鍵、羥基;
(3)寫(xiě)出方程式:實(shí)驗(yàn)室制乙炔CaC2+2H2O→CaOH)2+C2H2↑;
(4)與溴發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物最多有4種,它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為、、

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

20.用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法不正確的是(  )
A.14 g氮?dú)馑|(zhì)子數(shù)目為7 NA
B.7.8 g苯含有碳碳雙鍵的數(shù)目為0.3NA
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,足量的Fe與2.24 L Cl2反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為0.2NA
D.1molNa2O2中離子總數(shù)是3NA

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

7.設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù),下列敘述正確的是(  )
A.28gC2H4所含共用電子對(duì)數(shù)目為4NA
B.1 mol碳正離子(CH3+)所含的電子總數(shù)為8 NA
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1L庚烷完全燃燒所生成的氣態(tài)產(chǎn)物的分子數(shù)為(7/22.4)NA
D.0.5mol 1,3-丁二烯分子中含有C=C雙鍵數(shù)為0.5NA

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

4.有①~⑧八種短周期元素,其原子序數(shù)依次增大,其中②、⑦、⑧三種元素在周期表中的相對(duì)位置如下,且元素②所處主族的位置為所有主族的正中間.
(1)②、⑦、⑧三種元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性由強(qiáng)到弱的順序是HClO4>H2SO4>H2CO3(用化學(xué)式表示).
(2)如圖所示,甲、乙、丙、丁均為①~⑧中某些元素形成的單質(zhì)或化合物,反應(yīng)a為置換反應(yīng),反應(yīng)b為化合反應(yīng)(反應(yīng)條件已略去),單質(zhì)乙與單質(zhì)丙所含元素若是同一主族,任寫(xiě)一個(gè)符合條件的反應(yīng)a的化學(xué)方程式:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑或2C+SiO2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑;
單質(zhì)乙與單質(zhì)丙所含元素若是相鄰主族,任寫(xiě)一個(gè)符合條件的反應(yīng)a的化學(xué)方程式Mg+2H2O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Mg(OH)2+H2↑.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

5.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( 。
A.可用分液漏斗分離乙醛與水的混合物
B.可用溴水一次全部鑒別出苯、乙醇、1-己烯、福爾馬林和苯酚溶液
C.提純苯甲酸(含有食鹽固體)可采用溶解、過(guò)濾、蒸餾的方法
D.煤油、柴油、花生油、豬油的主要成分均為酯類(lèi)

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