题目内容
（2011?江西）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
（3）在BF3分子中，F-B-F的键角是
（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
（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
g?cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为NA）．
请回答下列问题：
（1）由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是
B2O3+3CaF2+3H2SO4
2BF3↑+3CaSO4+3H2O
| ||
B2O3+3CaF2+3H2SO4
2BF3↑+3CaSO4+3H2O
、
| ||
B2O3+2NH3
2BN+3H2O
| ||
B2O3+2NH3
2BN+3H2O
；
| ||
（2）基态B原子的电子排布式为
1s22s22p1
1s22s22p1
；B和N相比，电负性较大的是N
N
，BN中B元素的化合价为+3
+3
；（3）在BF3分子中，F-B-F的键角是
120°
120°
，B原子的杂化轨道类型为sp2
sp2
，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体结构为正四面体
正四面体
；（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（或极性共价键）
共价键（或极性共价键）
，层间作用力为分子间作用力
分子间作用力
；（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
4
4
个氮原子、4
4
个硼原子，立方氮化硼的密度是| 25×4 |
| (361.5×10-101×)3NA |
| 25×4 |
| (361.5×10-101×)3NA |
分析：（1）由图及元素守恒可写出这两个反应的方程式：B2O3+3CaF2+3H2SO4
2BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3+2NH3
2BN+3H2O；
（2）B的原子序数为5，其基态原子的电子排布式为1s22s22p1；B和N都属于第二周期元素，同周期自左至右元素的电负性逐渐增大，故电负性较大的是N；B属于第ⅢA族元素，化合价为+3价．
（3）依据价层电子对互斥理论，计算出的孤对电子对数以及价层电子对数，可判断出分子的空间构型；
（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；根据其结构与石墨相似，层与层之间应该靠分子间作用力结合．
（5）描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示：
所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×
+6×
+4=8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子．一个晶胞中的质量为
×4，一个立方氮化硼晶胞的体积是（361.5cm）3，因此立方氮化硼的密度是
g?cm-3．．
| ||
| ||
（2）B的原子序数为5，其基态原子的电子排布式为1s22s22p1；B和N都属于第二周期元素，同周期自左至右元素的电负性逐渐增大，故电负性较大的是N；B属于第ⅢA族元素，化合价为+3价．
（3）依据价层电子对互斥理论，计算出的孤对电子对数以及价层电子对数，可判断出分子的空间构型；
（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；根据其结构与石墨相似，层与层之间应该靠分子间作用力结合．
（5）描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示：
所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×| 1 |
| 8 |
| 1 |
| 2 |
| 25g |
| NA |
| 25×4 |
| (361.5×10-101×)3NA |
解答：解：（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
2BN+3H2O；故答案为：B2O3+3CaF2+3H2SO4
2BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3+2NH3
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=
×（a-xb）=
×（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=
×（a-xb）=
×（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×
+6×
+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
×4，一个立方氮化硼晶胞的体积是（361.5cm）3，因此立方氮化硼的密度是
g?cm-3．故答案为：
．
| ||
B2O3+2NH3
| ||
| ||
| ||
（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 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
（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 |
| 1 |
| 2 |
| 25g |
| NA |
| 25×4 |
| (361.5×10-101×)3NA |
| 25×4 |
| (361.5×10-101×)3NA |
点评：本题考查较为全面，涉及到化学方程式的书写、电子排布式、分子空间构型、杂化类型的判断以及有关晶体的计算，但解题具有较强的方法性和规律性，学习中注意总结如何书写电子排布式，如何判断分子空间构型以及有关晶体计算等方法．
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