Question

氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應可以得到BF3和BN，如下圖所示

 

請回答下列問題：

(1)由B2O3制備BF3、BN的化學方程式依次是             、          ；

(2)基態(tài)B原子的電子排布式為           ；B和N相比，電負性較大的是

        ，BN中B元素的化合價為          ；

(3)在BF3分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是         ，B原子的雜化軌道類型為

           ，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立體結構為      ；

(4)在與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學鍵為          ，層間作用力為        ；

(5)六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結構與金剛石相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有         個氮原子、        個硼原子，立方氮化硼的密度是            g?cm-3(只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)為NA)

 

Answer 1

【解析】 (1)由圖可知B2O3與CaF2和H2SO4反應即生成BF3，同時還應該產(chǎn)生硫酸鈣和水， B2O3與氨氣在高溫下反應即生成BN。

(2)基態(tài)B原子的電子排布式為1s22s22p1；B與N 均位于第二周期，電負性從左向右依次遞減，所以N的電負性大于B；BN中B元素的化合價為+3。

(3)依據(jù)價層電子對互斥理論，計算出BF3的孤對電子對數(shù)為0，并且價層電子對數(shù)為3，所以BF3分子為平面正三角形結構，鍵角為120°，雜化方式為sp2；BF4-中心原子的孤對電子對數(shù)為0，其價層電子對數(shù)為4，所以其結構為正四面體．故答案為：120°；sp2；正四面體；

(4)B、N均屬于非金屬元素，二者形成的化學鍵是極性共價鍵；根據(jù)石墨結構可知六方氮化硼晶體中，層與層之間靠分子間作用力結合。

(5)根據(jù)金剛石的結構可以判斷出金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)8，則一個立方氮化硼晶胞中含有4個N原子和4個B原子．一個晶胞中的質(zhì)量為25×4g/NA，一個立方氮化硼晶胞的體積是(361.5×10-10cm)3，其密度為，。