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(yīng)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(xué)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(fù)性較大的是

        ，BN中B元素的化合價(jià)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(jié)構(gòu)為      ；

(4)在與石墨結(jié)構(gòu)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(xué)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(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有         個(gè)氮原子、        個(gè)硼原子，立方氮化硼的密度是            g?cm-3(只要求列算式，不必計(jì)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(yīng)即生成BF3，同時(shí)還應(yīng)該產(chǎn)生硫酸鈣和水， B2O3與氨氣在高溫下反應(yīng)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(fù)性從左向右依次遞減，所以N的電負(fù)性大于B；BN中B元素的化合價(jià)為+3。

(3)依據(jù)價(jià)層電子對互斥理論，計(jì)算出BF3的孤對電子對數(shù)為0，并且價(jià)層電子對數(shù)為3，所以BF3分子為平面正三角形結(jié)構(gòu)，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(jià)層電子對數(shù)為4，所以其結(jié)構(gòu)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(xué)鍵是極性共價(jià)鍵；根據(jù)石墨結(jié)構(gòu)可知六方氮化硼晶體中，層與層之間靠分子間作用力結(jié)合。

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