Question

13．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(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN，如圖所示：

請回答下列問題：
（1）由B₂O₃制備BN的化學(xué)方程式是B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（2）BF₃和過量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^-中B原子的雜化方式為sp³雜化，lmolNH₄BF₄含有的配位鍵個數(shù)為2N_A；
（3）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層間作用力為范德華力；
（4）六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有氮原子、硼原子個數(shù)總數(shù)為8個，立方氮化硼的密度是$\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值．阿伏伽德羅常數(shù)為N _A）．

Answer 1

分析 （1）由工藝流程可知，B₂O₃與NH₃反應(yīng)生成BN，根據(jù)原子守恒可知，還有水生成；
（2）計(jì)算價層電子對數(shù)、孤電子對數(shù)，雜化軌道數(shù)目等于價層電子對數(shù)；NH₄BF₄中NH₄⁺和BF₄^-各含有1個配位鍵；
（3）層間作用力為范德華力；
（4）描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞；金剛石晶胞是立方體，其中8個頂點(diǎn)有8個碳原子，6個面各有6個碳原子，立方體內(nèi)部還有4個碳原子，所以金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個N和4個B原子．一個晶胞中的質(zhì)量為 $\frac{25g}{{N}_{A}}$，一個立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算密度；因此立方氮化硼的密度是 $\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

解答 解：（1）由工藝流程可知，B₂O₃與NH₃反應(yīng)生成BN，根據(jù)原子守恒可知，還有水生成，反應(yīng)方程式為：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O，
故答案為：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（2）BF₄^-中B原子的價層電子對=4+$\frac{1}{2}$（3+1-1×4）=4，為sp³雜化，NH₄BF₄中NH₄⁺和BF₄^-各含有1個配位鍵，則lmolNH₄BF₄含有的配位鍵個數(shù)為2N_A，故答案為：sp³雜化；2N_A；
（3）在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為共價鍵，層間作用力為范德華力，
故答案為：范德華力；
（4）根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)可以判斷出金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個N和4個B原子．一個晶胞中的質(zhì)量為 $\frac{25g}{{N}_{A}}$，一個立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）³，一個立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算密度；因此立方氮化硼的密度是 $\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：8； $\frac{25×4}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，考查較為全面，側(cè)重考查學(xué)生的分析、計(jì)算能力，涉及雜化類型的判斷以及有關(guān)晶體的計(jì)算，（4）中關(guān)鍵是對金剛石晶胞的識記、理解，題目難度中等．