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、

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BF ₃ 和BN，如下图所示
请回答下列问题：
（1）由B ₂ O ₃ 制备BF ₃ 、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BF ₃ 分子中，F-B-F的键角是______，B原子的杂化轨道类型为______，BF ₃ 和过量NaF作用可生成NaBF ₄ ，BF ₄ ^- 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•pm ^-3 （只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N _A ）．

Answer 1

（1）由图可知B ₂ O ₃ 与CaF ₂ 和H ₂ SO ₄ 反应即生成BF ₃ ，同时还应该产生硫酸钙和水，方程式为B ₂ O ₃ +3CaF ₂ +3H ₂ SO ₄ (△.)/() 2BF ₃ ↑+3CaSO ₄ +3H ₂ O；B ₂ O ₃ 与氨气在高温下反应即生成BN，方程式为
B ₂ O ₃ +2NH ₃ (高温.)/() 2BN+3H ₂ O；故答案为：B ₂ O ₃ +3CaF ₂ +3H ₂ SO ₄ (△.)/() 2BF ₃ ↑+3CaSO ₄ +3H ₂ O；B ₂ O ₃ +2NH ₃ (高温.)/() 2BN+3H ₂ O；
（2）基态B原子的电子排布式为1s ² 2s ² sp ¹ ；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．故答案为：1s ² 2s ² sp ¹ ；N；+3；
（3）依据价层电子对互斥理论，计算出BF ₃ 的孤对电子对数= (1)/(2) ×（a-xb）= (1)/(2) ×（4-4×1）=0，并且价层电子对数为3，所以BF ₃ 分子为平面正三角形结构，键角为120°，杂化方式为sp ² ；BF ₄ ^- 中心原子的孤对电子对数= (1)/(2) ×（a-xb）= (1)/(2) ×（4-4×1）=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°；sp ² ；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．故答案为：共价键（或极性共价键）；分子间作用力；
（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× (1)/(8) +6× (1)/(2) +4=8，因此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 (25g)/(NA) ×4 ，一个立方氮化硼晶胞的体积是（361.5pm） ³ ，因此立方氮化硼的密度是 (25×4)/((361.5× 10-10 1× )3 NA) g•pm ^-3 ．故答案为： (25×4)/((361.5× 10-10 1×)3 NA) ．