Question

【題目】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：

⑴由B2O3制備BN的化學方程式是_______。

⑵基態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_____。

⑶在BF3分子中，F-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， 的立體構型為_____。

⑷氮化硼晶體有多種結構，如立方氮化硼和六方氮化硼等。立方氮化硼結構與金剛石相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm，則立方氮化硼的密度是______________g·cm-3（只要求列算式，不必計算出數值。阿伏加德羅常數為NA mol－1）。

Answer 1

【答案】B2O3+2NH3 2BN+3H2O 1s22s22p1 N +3 120° sp2 正四面體形

【解析】

硼砂和硫酸反應生成H3BO3，H3BO3受熱分解得到B2O3，B2O3與NH3 在高溫下反應生成BN和H2O，B2O3與硫酸、氟化鈣反應BF3。同周期從左到右電負性逐漸增大，分析物質空間構型和中心原子雜化方式時一般先計算價層電子對數，根據密度公式進行計算。

⑴B2O3與NH3 在高溫下反應生成BN和H2O，其反應的化學方程式是B2O3+2NH3 2BN+3H2O；故答案為：B2O3+2NH3 2BN+3H2O。

⑵B是5號元素，基態B原子的電子排布式為1s22s22p1；同周期從左到右電負性逐漸增大，因此B和N相比，電負性較大的是N，BN中N為3價，B元素的化合價為+3價；故答案為：1s22s22p1；N；+3。

⑶BF3中B價層電子對數為，空間構型為平面正三角形，在BF3分子中，F-B-F的鍵角是120°，B原子的雜化軌道類型為sp2，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF4－中B價層電子對數為，其立體構型為正四面體形；故答案為：120°；sp2；正四面體形。

⑷立方氮化硼結構與金剛石相似，金剛石中有8個碳原子，則立方氮化硼晶胞中有4個BN，晶胞邊長為361.5pm，則立方氮化硼的密度是；故答案為：。