Question

【題目】化合物A（H3BNH3）是一種潛在的儲氫材料，可由六元環狀物質（HB=NH）3通過反應3CH4＋2（HB=NH）3＋6H2O=3CO2＋6H3BNH3制得。A在一定條件下通過多步去氫可最終轉化為氮化硼（BN）。請回答下列問題：

（1）與（HB=NH）3互為等電子體的分子為________（填分子式）

（2）氮化硼（BN）有多種晶型，其中立方氮化硼與金剛石的結構類似，則其晶體中每個硼原子與____個氮原子相連，每個氮原子與_____個硼原子相連。

（3）人工可以合成硼的一系列氫化物，其物理性質與烷烴相似，故稱之為硼烷。工業上采用LiAlH4和BF3在乙醚介質中反應制得乙硼烷（B2H6），同時生成另外兩種產物。該反應的化學方程式為___________。

（4）相關化學鍵的鍵能如下表所示，簡要分析和解釋下列事實。

化學鍵	B—H	B—O	B—B
鍵能（kJ·mol－1）	389	561	293

自然界中不存在硼單質，硼氫化物也很少，主要是含氧化合物，其原因為____________。

（5）在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環狀、骨架狀等多種結構形式。圖（a）為一種無限長單鏈結構的多硼酸根，其化學式為________；圖（b）為硼砂晶體中的陰離子，其中硼原子采取的雜化類型為________。

Answer 1

【答案】C6H6 4 4 3LiAlH4＋4BF32B2H6＋3LiF＋3AlF3 B—O鍵的鍵能大于B—B鍵和B—H鍵，所以更易形成穩定性更強的B—O鍵 或BO sp2、sp3

【解析】

(1)原子數相同，價電子總數相同的分子，互稱為等電子體，與(HB=NH)3互為等電子體的分子為C6H6；

(2)根據金剛石的結構()可以判斷出金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數為，因此立方氮化硼晶胞中應該含有4個N和4個B原子；

(3)LiAlH4和BF3在一定條件下生成乙硼烷B2H6，根據元素守恒，另外兩種產物為LiF和AlF3，根據原子守恒配平方程式為：3LiAlH4+4BF32B2H6+3LiF+3AlF3；

(4)因為B-O鍵鍵能大于B-B鍵和B-H鍵，所以更易形成穩定性更強的B-O鍵，根據鍵能越大物質越穩定，可知自然界中不存在硼單質，硼氫化物也很少，主要是含氧化物，故答案為B-O鍵鍵能大于B-B鍵和B-H鍵，所以更易形成穩定性更強的B-O鍵；

(5)圖(a)是一種鏈狀結構的多硼酸根，從圖可看出，每個BO32-單元，都有一個B，有一個O完全屬于這個單元，剩余的2個O分別為2個BO32-單元共用，所以B：O=1：(1+2×)=1：2，化學式為：或BO，從圖(b)是硼砂晶體中陰離子的環狀結構可看出，[B4O5(OH)4]2-中間兩個硼原子各連接四個氧原子，采取sp3雜化形成兩個四配位BO4四面體；另兩個硼原子連接三個氧原子，采取sp2雜化形成兩個三配位BO3平面三角形結構，所以硼原子的雜化類型為sp2、sp3。