Question

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，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361.5pm。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。阿伏加德罗常数为N_A)。

 

Answer 1

【答案】

(1)B₂O₃＋3CaF₂＋3H₂SO₄2BF₃↑＋3CaSO₄＋3H₂O   B₂O₃＋2NH₃2BN＋3H₂O

(2)1s²2s²2p¹　    N　    ＋3 (3)120°　      sp²　    正四面体

(4)共价键(极性共价键)　 分子间作用力

(5)  4　   4　        

【解析】

试题分析：(1)根据反应物以及原子守恒可知，该反应的方程式是B₂O₃＋3CaF₂＋3H₂SO₄2BF₃↑＋3CaSO₄＋3H₂O，B₂O₃＋2NH₃2BN＋3H₂O。

(2)根据工作原理可知，基态B原子的电子排布式为1s²2s²2p¹；非金属性越强，电负性越大，则B和N相比，电负性较大的是N，所以BN中B元素的化合价为＋3价。

（3）根据价层电子对互斥理论可知，在BF₃分子中B原子含有的孤对电子对数＝（3－3×1）÷2＝0，所以该分子是平面正三角形结构，则F－B－F的键角是120°，B原子的杂化轨道类型为sp²。的立体构型为正四面体型结构。

（4）B原子与N原子都是非金属元素，则二者之间的化学键为极性键。根据石墨的结构可知，层间作用力为分子间作用力。

（5）立方氮化硼的晶体结构和金刚石类似，则在其晶胞中含有的氮原子和硼原子的个数都是个。晶胞边长为361.5pm，则，解得密度ρ＝。

考点：考查核外电子排布式、杂化轨道类型、共价键、电负性、分子空间结构以及晶体类型的有关计算和判断

点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。也有助于激发学生的学习积极性和学习兴趣。