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， 的立体构型为________；

（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，阿伏加德罗常数为N_A)。

Answer

B2O3+3CaF2+3H2SO42BF3↑+3CaSO4+3H2O B2O3+2NH32BN+3H2O 1s22s22p1 N +3 120° sp2 正四面体 共价键(或极性共价键) 分子间作用力 4 4 (25×4)/(361.5×10-10)3×NA

【解析】

（1）根据框图反应物和生成物书写反应方程式；

（2）根据元素周期律，同周期从左向右电负性依次增大进行判断；

（3）依据价层电子对互斥理论，计算出的孤对电子对数；

（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。

（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+3H2SO42BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3与氨气在高温下反应即生成BN，方程式为B2O3+2NH32BN+3H2O，故答案为：B2O3+3CaF2+3H2SO42BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3+2NH32BN+3H2O；

（2）基态B原子的电子排布式为；B与N均位于第二周期，电负性从左向右依次增大，所以N的电负性大于B；BN中B元素的化合价为。故答案为：；N；；

（3）依据价层电子对互斥理论，计算出的孤对电子对数，并且价层电子对数为3，所以分子为平面正三角形结构，键角为，杂化方式为；中心原子的孤对电子对数，其价层电子对数为4，所以其结构为正四面体．故答案为：；；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，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，一个立方氮化硼晶胞的体积是 361.5×10-10 3 c m 3 ，因此立方氮化硼的密度是。

故答案为：4；4；。