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【題目】氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂為起始物,經過一系列反應可以得到BF3BN,如下圖所示:

請回答下列問題:

(1)B2O3制備BN的化學方程式是___________.

(2)基態B原子的電子排布式為___________;BN相比,電負性較大的是_________,B元素的化合價為_________;

(3)BF3分子中,F-B-F的鍵角是______,B原子的雜化軌道類型為________,BF3和過量NaF作用可生成NaBF4,BF4-的立體結構為_________;

(4)在與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中,層內B原子與N原子之間的化學鍵為________,層間作用力為_________;

(5)六方氮化硼在高溫高壓下,可以轉化為立方氮化硼,其結構與金剛石相似,硬度與金剛石相當,晶胞邊長為361.5pm,立方氮化硼的密度是_____________g/cm3(只要求列算式,不必計算出數值,阿伏伽德羅常數為NA)

【答案】 B2O3+2NH3 2BN+3H2O 1s22s22p1 N +3 120° sp2 正四面體 共價鍵(極性鍵) 分子間作用力 25×4/[(361.5x10-10)3×NA]

【解析】(1)反應為非氧化還原反應,反應的方程式為:B2O3+2NH3 2BN+3H2O;正確答案:B2O3+2NH3 2BN+3H2O 。

(2)B的原子序數為5,其電子排布式為;B與N均為同周期非金屬元素,且 N非金屬性強于B,因此N電負性較大,則N應顯-3價,B顯+3價;正確答案:1s22s22p1 ;N ;+3 。

(3)在BF3分子中,B為雜化, F-B-F的鍵角是120°;中B采用雜化,其空間構型為正四面體;正確答案:120°;sp2 ; 正四面體。

(4)石墨同層C原子間以共價鍵連接,各層間以分子間作用力(范德華力)結合;氮化硼晶體與石墨的結構結構類似,因此,層內B原子與N原子之間的化學鍵為(非極性)共價鍵,層間作用力為分子間作用力;正確答案:共價鍵(極性鍵) ; 分子間作用力。

(5)金剛石立方晶胞中有8個C原子,又立方氮化硼結構與金剛石相似,所以立方氮化硼中總原子數為8,另原子數之比為1:1,則原子各為4個;立方氮化硼晶胞邊長為361.5pm,N原子質量為14g/mol,B原子質量為11g/mol,則所求密度=(4×14+4×11)/(361.5×10-10)3×NA=25×4/[(361.5×10-10)3×NA];正確答案:25×4/[(361.5×10-10)3×NA]。

練習冊系列答案
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(5)G的結構簡式為 。

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