Question

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，如图所示：

请回答下列问题：

（1）由B₂O₃制备BF₃、BN的化学方程式是___、___。

（2）基态B原子的电子排布式为___；B和N相比，非金属性较强的是___，BN中B元素的化合价为___；

（3）在BF₃分子中，F﹣B﹣F的键角是___，该分子为___分子（填写“极性” 或“非极性”），BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中可能含有___，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___。

Answer

B2O3+3CaF2+3H2SO4→3H2O+2BF3+3CaSO4 B2O3+2NH3→2BN+3H2O 1s22s22p1 N +3 120° 非极性 共价键、配位键 正四面体 共价键 范德华力

【解析】

硼砂与硫酸生成H3BO3，H3BO3受热分解得到B2O3，B2O3与CaF2、硫酸加热得到BF3，B2O3与氨气高温下得到BN；

(1)由工艺流程可知，B2O3与NH3反应生成BN，根据原子守恒可知，还有水生成；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；

(2)B原子核外有5个电子，根据构造原理书写基态B原子的电子排布式；同周期主族元素，从左向右，核电荷数增大，元素的非金属性增强，电负性越大，B元素化合价为+3价；

(3)价层电子对互斥理论认为：分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果，先判断价层电子对数，再确定分子构型，进而判断键角和分子的极性，以及离子的空间构型；

(4)结合化学键的形成条件和分子间作用力分析。

(1)由工艺流程可知，B2O3与NH3反应生成BN，根据原子守恒可知，还有水生成，反应方程式为：B2O3+2NH3 2BN+3H2O，由图及元素守恒可知生成、BF3反应的方程式：B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑+3CaSO4+3H2O；

(2)B原子核外有5个电子，根据构造原理书写基态B原子的电子排布式为1s22s22p1；B、N为同周期主族元素，核电荷数大，元素的非金属性越强，则非金属性N＞B，电负性N＞B，NB中B元素化合价为+3价；

(3)BF3分子的中心原子B原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数=(a-xb)=(0-3×1)=0，所以BF3分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形，键角是120°，分子是非极性分子，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-中B原子最外层只有3个电子，最多3个共用电子，则BF4-中应含有共价键和配位键；B原子的价层电子对=3+×2=4，该离子中不含孤电子对，所以BF4-为正四面体结构；

(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共价键，层间作用力为分子间作用力。