Question

【题目】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361.5 pm。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NA)。

Answer 1

【答案】 B2O3＋3CaF2＋3H2SO43CaSO4＋2BF3↑＋3H2O B2O3＋2NH32BN＋3H2O 1s22s22p1 N ＋3 120° sp2 正四面体形 共价键(或极性共价键) 分子间作用力 4 4

【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/NA，一个立方氮化硼晶胞的体积是(361.5×10-10cm)3，其密度为，。