题目内容

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NA)

 

【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,

 

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