CH3CH2Cl,加成反应、2CH3CH2Cl+NH3→HN(CH2CH3)2+2HCl ,取代反应。 【点睛】
四、综合题(本题包括2个小题,共20分)
18.磷化硼是一种典型的超硬无机材料,常以BCl3、PH3为原料制备,氮化硼(BN)和磷化硼相似。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂,立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。晶体多种相结构如图所示。
(1)与BCl3分子互为等电子体的一种离子为__(填化学式);预测PH3分子的空间构型为__。 (2)关于氮化硼两种相结构的说法,正确的是__(填序号)。 a.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大 b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软 c.两种晶体中的B-N键均为共价键 d.两种晶体均为分子晶体
(3)六方相氮化硼晶体结构与石墨相似却不导电,原因是__;立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为__。
(4)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有__mol配位键。
(5)自然界中含硼元素的钠盐是一种天然矿藏,其化学式可以写作Na2B4O7?10H2O,实际上它的结构单元是由两个H3BO3和两个[B(OH)4]缩合而成的双六元环,应该写成Na2[B4O5(OH)4]?8H2O。其结构如图所示,它的阴离子可通过__(填作用力)相互结合形成链状结构。
(6)磷化硼晶胞的示意图如图甲所示,其中实心球表示P原子,空心球表示B原子,晶胞中P原子空间堆积方式为__;设阿伏加德罗常数的值为NA,晶胞参数为acm,磷化硼晶体的密度为__g?cm-3;若磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙所示(虚线圆圈表示P原子的投影),请在图乙中用实心圆点画出B原子的投影位置__。
【答案】CO32-或NO3- 三角锥形 bc 层状结构中没有自由移动的电子 sp3 2 氢键
m面心立方最密堆积 ?==
11?4?31?4
NA?a3V或
【解析】 【分析】
(1)寻找与BCl3分子互为等电子体的一种离子时,可将Cl换成O,然后确定另一元素的原子及带电荷;PH3分子的空间构型类似于NH3。
(2)a.立方相氮化硼类似于金刚石,只含有σ键,不含有π键; b.六方相氮化硼层间作用力小,为范德华力; c.两种晶体中,B原子与N原子以共价单键相连接; d.立方相氮化硼为原子晶体,六方相氮化硼为混合型晶体。
(3)石墨能导电,是因为有自由移动的电子,但六方相氮化硼没有;立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型类似于金刚石。
(4)1molNH4BF4中,NH4+和BF4-中各含1个配位键。 (5)阴离子中含有电负性较大的O,易形成氢键。
(6)磷化硼晶胞中,P原子分布在面心和顶点,由此可确定空间堆积方式;在磷化硼晶胞中,含有P原子的个数为
11×8+×6=4,含有B原子个数为4,由此可求出1个晶胞的质量,再由晶胞参数acm,可求出晶
28胞的体积,由此求出磷化硼晶体的密度;若磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙所示(虚线圆圈表示P原子的投影),则B原子与面心中的P原子间隔重叠。 【详解】
(1)寻找与BCl3分子互为等电子体的一种离子时,可将Cl换成O,然后确定另一元素的原子可以C或N,则离子为CO32-或NO3-;PH3分子的空间构型类似于NH3,中心原子的价层电子对数都为4,其中存在一对孤对电子,所以为三角锥形。答案为:CO32-或NO3-;三角锥形;
(2)a.立方相氮化硼类似于金刚石,只含有σ键,不含有π键,a不正确; b.六方相氮化硼层间作用力小,为范德华力,所以质地软,b正确; c.两种晶体中,B原子与N原子以共价单键相连接,c正确;
d.立方相氮化硼为原子晶体,六方相氮化硼为层内相当于原子晶体、层间相当于分子晶体,d不正确; 故选bc。答案为:bc;
(3)石墨能导电,是因为有自由移动的电子,但六方相氮化硼没有,所以不导电,其原因是层状结构中没有自由移动的电子;立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类似于金刚石,则硼原子的杂化轨道类型为sp3。答案为:层状结构中没有自由移动的电子;sp3;
(4) NH4+和BF4-中各含1个配位键,所以1molNH4BF4中,含有2mol配位键。答案为:2;
(5)阴离子中含有易形成氢键的O、H,所以阴离子可通过氢键相互结合形成链状结构。答案为:氢键; (6)磷化硼晶胞中,P原子分布在面心和顶点,由此可确定空间堆积方式为面心立方最密堆积;在磷化硼晶胞中,含有P原子的个数为
11×8+×6=4,含有B原子个数为4,由此可求出1个晶胞的质量,再由晶胞
28m11?4?31?4=;若磷化硼晶胞沿着体3N?aVA参数acm,可求出晶胞的体积,由此求出磷化硼晶体的密度?=
对角线方向的投影如图乙所示(虚线圆圈表示P原子的投影),则B原子与面心中的P原子间隔重叠,则
在图乙中用实心圆点画出B原子的投影位置为或。答案为:面心立方最密堆积;
?=m=
11?4?31?4;
NA?a3V或。
【点睛】
计算晶胞中所含原子的个数时,应首先弄清原子所在的位置,当原子位于体内时,完全属于此晶胞;当原
子处于面心时,则有二分之一属于此晶胞;当原子处于立方体的棱上时,则有四分之一属于此晶胞;当原子处于立方体的顶点时,则有八分之一属于此晶胞。
19.近年来,随着人类社会的快速发展,环境污染日益严重,而环境污染中的很多问题是由于氮磷富集化引起的,所以如何降低水体中的氮磷含量问题受到广泛关注。目前有两种较为有效的氨氮废水处理方法。 I.化学沉淀法
利用了Mg2+与PO43-与氨氮生成MgNH4PO4?6H2O沉淀以达到去除氨氮的效果。 已知:磷在pH=8-10时主要存在形式为HPO42- Ksp(MgNH4PO4?6H2O)=2.5×10-13
(1)请写出pH=8时,化学沉淀法去除NH4+的离子方程式为_。
(2)氨氮去除率与含磷微粒浓度随pH变化如图1所示,已知:Ksp[Mg3(PO4)2]=6.3×10-26,请解释pH>10时氨氮去除率随pH变化的原因:__。
II.光催化法
(3)光催化降解过程中形成的羟基自由基(·OH)和超氧离子(·O2-)具有光催化能力,催化原理如图2所示。请写出NO3-转化为无毒物质的电极反应式:__。
(4)经过上述反应后,仍有NH4+残留,探究其去除条件。
①温度对氨氮去除率影响如图3所示。温度升高,氨氮去除率变化的可能原因是:__;__(请写出两条)。