Question

（15分）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：
（1）由B₂O₃制備BF₃、BN的化學方程式依次是                                   ；
                                      ；
（2）基態B原子的電子排布圖為              ； BN中B元素的化合價為        ；
（3）在BF₃分子中，F—B—F的鍵角是          ，B原子的雜化軌道類型為          ；
（4）已知： BF₃ + NaF（過量）= NaBF₄；化合物NaBF₄含有的化學鍵類型為                              ；BF₄^－中F—B—F的鍵角是               ，B原子的雜化軌道類型為              ，BF₄^－的立體構型為             ；
（5）在與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中，層內B原子與N原子之間的相互作用為          ，層間作用力為          。含1 mol BN的六方氮化硼晶體中含B-N的個數為       N_A。

Answer 1

1）（4分）B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄ 2BF₃↑+3CaSO₄ +3H₂O ；
B₂O₃+2NH₃2BN+3H₂O；
（2）（2分）   ； +3 
（3）（2分）120⁰  ， sp²；
（4）（4分）離子鍵、極性共價鍵、配位鍵 ；  109⁰28^，  ， sp³       ，正四面體；
（5）（3 分） 極性共價鍵  ，范德華力 ； 3。

（1）根據反應物和生成物可知，方程式分別是
B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄ 2BF₃↑+3CaSO₄ +3H₂O、B₂O₃+2NH₃2BN+3H₂O。
（2）根據構造原理可寫出基態B原子的電子排布圖。氮元素是第ⅤA，最低價是－3價，所以B元素的化合價是＋3價。
（3）在BF₃分子中，中心原子B原子沒有孤對電子，所以其結構是平面三角形，鍵角是120°。其中B原子的雜化軌道類型為sp2雜化。
（4）化合物NaBF₄屬于鈉鹽，因此含有的的化學鍵類型為離子鍵和極性鍵。由于氟原子含有孤對電子，所以還含有配位鍵。同樣中心原子B原子沒有孤對電子，所以其結構是正四面體形，鍵角是109⁰28^，， B原子是sp³雜化。
（5）層內B原子與N原子之間的相互作用為極性鍵，而層與層之間是分子間作用力。因為B原子能形成3個B－N鍵，所以含1 mol BN的六方氮化硼晶體中含B-N的個數為3N_A。