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：

（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， 的立體構型為________；

（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，阿伏加德羅常數為NA)。

Answer 1

【答案】B2O3+3CaF2+3H2SO42BF3↑+3CaSO4+3H2O B2O3+2NH32BN+3H2O 1s22s22p1 N +3 120° sp2 正四面體 共價鍵(或極性共價鍵) 分子間作用力 4 4 (25×4)/(361.5×10-10)3×NA

【解析】

（1）根據框圖反應物和生成物書寫反應方程式；

（2）根據元素周期律，同周期從左向右電負性依次增大進行判斷；

（3）依據價層電子對互斥理論，計算出的孤對電子對數；

（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。

（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，方程式為B2O3+3CaF2+3H2SO42BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3與氨氣在高溫下反應即生成BN，方程式為B2O3+2NH32BN+3H2O，故答案為：B2O3+3CaF2+3H2SO42BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3+2NH32BN+3H2O；

（2）基態B原子的電子排布式為；B與N均位于第二周期，電負性從左向右依次增大，所以N的電負性大于B；BN中B元素的化合價為。故答案為：；N；；

（3）依據價層電子對互斥理論，計算出的孤對電子對數，并且價層電子對數為3，所以分子為平面正三角形結構，鍵角為，雜化方式為；中心原子的孤對電子對數/span>，其價層電子對數為4，所以其結構為正四面體．故答案為：；；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．故答案為：共價鍵或極性共價鍵；分子間作用力；

（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，因此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，一個立方氮化硼晶胞的體積是 361.5×10-10 3 c m 3 ，因此立方氮化硼的密度是。

故答案為：4；4；。