题目内容
【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,请回答下列问题
(1)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_________;
(2)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_______;
(3)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________;
(4)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______各氮原子、________各硼原子,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)。
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【答案】1s22s22p1 N +3 120° sp2 正四面体 共价键(极性共价键) 分子间作用力 4 4
【解析】
(1)B的原子序数是5,所以基态B原子的电子排布式为1s22s2sp1;B和N都属于第二周期,同周期自左向右电负性逐渐增大,所以B和N相比,电负性较大的是N,B最外层有3个电子,所以化合价是+3价,
故答案为:1s22s22p1;N;+3;
(2)依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的孤电子对数=
(a-xb)=
(3-3×1)=0,所以BF3分子为平面正三角形结构,F-B-F的键角是120°,杂化轨道类型为sp2;在BF4-中中心原子的孤电子对数=
(a-xb)=
(4-4×1)=0,所以BF4-的结构为正四面体,
故答案为:120°;sp2;正四面体;
(3)B、N均属于非金属元素,二者形成的化学键是极性共价键;而层与层之间靠分子间作用力结合,
故答案为:共价键;分子间作用力;
(4)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。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。
1molBN的质量为25g,1molBN含有晶胞数为0.25NA,所以1molBN的体积为
,
。
故答案为:4;4;
。