Question

【題目】

硼元素對植物生長及人體健康有著十分重要的作用，硼的化合物被廣泛應用于新材料制備、生活生產等諸多領域。

（1）下列硼原子電子排布圖表示的狀態中，能量最低和最高的分別為________、________（填標號）

A．

B．

C．

D．

（2）晶體硼單質能自發呈現出正二十面體的多面體外形，這種性質稱為晶體的________。

（3）硼元素的簡單氫化物BH3不能游離存在，常傾向于形成較穩定的B2H6或與其他分子結合。

①B2H6分子結構如圖，則B原子的雜化方式為________。

②氨硼烷（NH3BH3）被認為是最具潛力的新型儲氫材料之一，分子中存在配位鍵，提供孤電子對的成鍵原子是________，寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子________（填化學式）。

（4）以硼酸（H3BO3）為原料可制得硼氫化鈉（NaBH4），它是有機合成中的重要還原劑。

①H3BO3晶體中單元結構如圖Ⅰ所示。各單元中的氧原子通過________氫鍵（用“A—B…C”表示，A、B、C表示原子）連結成層狀結構，其片層結構如圖Ⅱ所示，層與層之間以________（填作用力名稱）相結合構成整個硼酸晶體。

②硼氫化鈉中的鍵角大小是________，立體構型為________。

③根據上述結構判斷下列說法正確的是________

a．H3BO3分子的穩定性與氫鍵有關

b．硼酸晶體有滑膩感，可作潤滑劑

c．H3BO3分子中硼原子最外層為8e－穩定結構

d．含1mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵

（5）磷化硼（BP）是受高度關注的耐磨材料，可作為金屬表面的保護層，其結構與金剛石類似，晶胞結構如圖所示。磷化硼晶胞沿z軸在平面的投影圖中，B原子構成的幾何形狀是________；已知晶胞邊長為a pm，則磷化硼晶體的密度是________g·cm－3（列出含a、NA的計算式即可）。

Answer 1

【答案】A D 自范性 sp3雜化 N C2H6 O﹣H…O 范德華力 109°28' 正四面體 bd 正方形

【解析】

根據原子軌道能量的高低判斷電子排布式；根據等電子體結構原理判斷分子的結構；根據晶胞中原子的數目及晶胞的邊長計算晶胞的密度。

(1)原子軌道能量的高低順序為：ns<np<nd<nf，1s<2s<3s<4s，根據能量最低原理，能量最低為A排布，最高的分別為D排布，故答案為：A；D；

(2)在適宜的條件下，晶體能夠自發地呈現封閉的規則和凸面體外形的性質，晶體自范性的本質：是晶體中粒子微觀空間里呈現周期性的有序排列的宏觀表象；晶體硼單質能自發呈現出正二十面體的多面體外形，故答案為：自范性；

(3)①根據B2H6分子的空間結構知，B原子的軌道向4個方向延伸，則的雜化方式為sp3雜化；

②氨硼烷（NH3BH3）中氨基存在孤電子對，所以提供孤電子對的成鍵原子是N；與氨硼烷互為等電子體的分子為：C2H6；故答案為：N；C2H6；

(4)①根據H3BO3晶體中單元結構知，各單元中的氧原子通過 O﹣H…O連結成層狀結構；如圖Ⅱ所示，層與層之間沒有化學鍵，以范德華力相結合構成整個硼酸晶體；

②硼氫化鈉中與甲烷為等電子體，所以鍵角和甲烷中鍵角相同，大小是109°28'； 立體構型為正四面體；

③a．氫鍵較弱，不是化學鍵，所以H3BO3分子的穩定性與氫鍵無關，a說法錯誤；

b．硼酸晶體類似于石墨的層狀結構，有滑膩感，可作潤滑劑，b說法正確；

c．H3BO3分子中硼原子最外層為6e－結構，c說法錯誤；

d．如圖所示，一個分子中有3個氫原子，可以形成3個氫鍵，所以含1mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵，d的說法錯誤；故答案為：O﹣H…O；范德華力；109°28'；bd；

(5)由圖所示，結合結構的對稱性，B原子的投影構成的幾何形狀為正方形；晶胞中P原子的數目為：8×1/8+6×1/2=4，B原子數目為：4，則晶胞的質量為：g，晶胞的體積為(a×10-10)3cm－3，所以晶胞的密度為：，故答案為：正方形；。