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：

⑴由B2O3制备BN的化学方程式是_______。

⑵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_____。

⑶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_____。

⑷氮化硼晶体有多种结构，如立方氮化硼和六方氮化硼等。立方氮化硼结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，则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 mol－1）。

Answer 1

【答案】B2O3+2NH3 2BN+3H2O 1s22s22p1 N +3 120° sp2 正四面体形

【解析】

硼砂和硫酸反应生成H3BO3，H3BO3受热分解得到B2O3，B2O3与NH3 在高温下反应生成BN和H2O，B2O3与硫酸、氟化钙反应BF3。同周期从左到右电负性逐渐增大，分析物质空间构型和中心原子杂化方式时一般先计算价层电子对数，根据密度公式进行计算。

⑴B2O3与NH3 在高温下反应生成BN和H2O，其反应的化学方程式是B2O3+2NH3 2BN+3H2O；故答案为：B2O3+2NH3 2BN+3H2O。

⑵B是5号元素，基态B原子的电子排布式为1s22s22p1；同周期从左到右电负性逐渐增大，因此B和N相比，电负性较大的是N，BN中N为3价，B元素的化合价为+3价；故答案为：1s22s22p1；N；+3。

⑶BF3中B价层电子对数为，空间构型为平面正三角形，在BF3分子中，F-B-F的键角是120°，B原子的杂化轨道类型为sp2，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4－中B价层电子对数为，其立体构型为正四面体形；故答案为：120°；sp2；正四面体形。

⑷立方氮化硼结构与金刚石相似，金刚石中有8个碳原子，则立方氮化硼晶胞中有4个BN，晶胞边长为361.5pm，则立方氮化硼的密度是；故答案为：。