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•cm^-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

解析

(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， B₂O₃与氨气在高温下反应即生成BN。
(2)基态B原子的电子排布式为1s²2s²2p¹；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。
(3)依据价层电子对互斥理论，计算出BF₃的孤对电子对数为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为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。
(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，则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25×4g/N_A，一个立方氮化硼晶胞的体积是(361.5×10^-10cm)³，其密度为，。