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-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，不必計算出數值，阿伏伽德羅常數為N_A)

Answer 1

(1)由圖可知B₂O₃與CaF₂和H₂SO₄反應即生成BF₃，同時還應該產生硫酸鈣和水， B₂O₃與氨氣在高溫下反應即生成BN。
(2)基態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)依據價層電子對互斥理論，計算出BF₃的孤對電子對數為0，并且價層電子對數為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為0，其價層電子對數為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．一個晶胞中的質量為25×4g/N_A，一個立方氮化硼晶胞的體積是(361.5×10^-10cm)³，其密度為，。