选修3 综合测试
满分:100分 时间:90分钟
1.(12分)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到B F3和BN,如图所示:
请回答下列问题:
(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是________、________;
(2)基态B原子的电子排布式为________;B和N相比,电负性较大的是________,BN中B元素的化合价为________;
(3)在BF3分子中,F—B—F的键角是________,B原子的杂化轨道类型为________,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF-4的立体构型为________;
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间的化学键为________,层间作用力为________;
(5)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子,立方氮化硼的密度是________g•cm-3(只要求列算式,不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。
答案
(2)1s22s22p1 N +3
(3)120° sp2 正四面体
(4)共价键(极性共价键) 分子间作用力
(5)4 4 25×4361.5×10-103×NA
解析 本题主要考查新型陶瓷材料的制取、电子排布、杂化以及晶胞的有关计算,意在考查考生的推理分析能力。(1)已知反应物和主要的生成物,根据原子守恒判断出次要生成物,写出化学方程式,配平即可。(2)B原子核外有5个电子,其基态电子排布式为:1s22s22p1;BN中N的电负性较大,N为-3价,那么B就为+3价。(3)因为BF3的空间构型为平面三角形,所以F—B—F的键角为120°。(4)六方氮化硼晶体结构与石墨相似,故B、N以共价键相结合构成分子晶体,其层间作用力是分子间作用力。(5)金刚石晶胞中有8个C原子,则BN中也有8个原子,B原子、N原子各4个。BN的摩尔质量为25 g•mol-1,一个晶胞的质量为4NA×25 g,除以一个晶胞的体积(361.5×10-10)3 cm3即为所求。
2.(12分)氮元素可以形成多种化合物。
回答以下问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式是________。
(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是________。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是________;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:
N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 038.7 kJ•mol-1
若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有________ mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4晶体内不存在________(填标号)。
a.离子键 b.共价键
c.配位键 d.范德华力
(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌 入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。