题目

题型：不详难度：来源：

氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF₃和BN，如下图所示
请回答下列问题：
（1）由B₂O₃制备BF₃、BN的化学方程式依次是______、______；
（2）基态B原子的电子排布式为______；B和N相比，电负性较大的是______，BN中B元素的化合价为______；
（3）在BF₃分子中，F-B-F的键角是______，B原子的杂化轨道类型为______，BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-的立体结构为______；
（4）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为______，层间作用力为______；
（5）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、______个硼原子，立方氮化硼的密度是______g•pm^-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N_A）．

答案

（1）由图可知B₂O₃与CaF₂和H₂SO₄反应即生成BF₃，同时还应该产生硫酸钙和水，方程式为B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄

△ .

2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃与氨气在高温下反应即生成BN，方程式为
B₂O₃+2NH₃

高温 .

2BN+3H₂O；故答案为：B₂O₃+3CaF₂+3H₂SO₄

△ .

2BF₃↑+3CaSO₄+3H₂O；B₂O₃+2NH₃

高温 .

2BN+3H₂O；
（2）基态B原子的电子排布式为1s²2s²sp¹；B与N均位于第二周期，电负性从左向右依次递减，所以N的电负性大于B；BN中B元素的化合价为+3．故答案为：1s²2s²sp¹；N；+3；
（3）依据价层电子对互斥理论，计算出BF₃的孤对电子对数=

1

2

×（a-xb）=

1

2

×（4-4×1）=0，并且价层电子对数为3，所以BF₃分子为平面正三角形结构，键角为120°，杂化方式为sp²；BF₄^-中心原子的孤对电子对数=

1

2

×（a-xb）=

1

2

×（4-4×1）=0，其价层电子对数为4，所以其结构为正四面体．故答案为：120°；sp²；正四面体；
（4）B、N均属于非金属元素，二者形成的化学键是极性共价键；根据石墨结构可知六方氮化硼晶体中，层与层之间靠分子间作用力结合．故答案为：共价键（或极性共价键）；分子间作用力；
（5）根据金刚石的结构可以判断出金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×

1

8

+6×

1

2

+4=8，因此一个立方氮化硼晶胞中含有4个N原子和4个B原子．一个晶胞中的质量为

25g

NA

×4，一个立方氮化硼晶胞的体积是（361.5pm）³，因此立方氮化硼的密度是

25×4

(361.5×10-101×)3NA

g•pm^-3．故答案为：

25×4

(361.5×10-101×)3NA

．