Question

【題目】非金屬硼的合金及其化合物有著廣泛的用途。

（1）硼鋼合金的硬度是普通鋼材的 4 倍，其主要成分是鐵。 畫出基態鐵原子的價電子排布圖_____。

（2）氨硼烷(NH3BH3)是一種新型儲氫材料，其分子中存在配位鍵， 則氨硼烷分子結構式為_____。寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子_____(填化學式)。

（3）常溫常壓下硼酸(H3BO3)晶體結構為層狀，其二維平面結構如右圖所示。

①1 mol H3BO3晶體中含有______mol 氫鍵。

②請從氫鍵的角度解釋硼酸在冷水中的溶解度小而加熱時溶解度增大的原因：__________。

（4）硼氫化鈉是一種常用的還原劑。其晶胞結構如右圖所示：

①該晶體中Na+的配位數為_____。

②H3BO3 分子中的 O—B—O 的鍵角_____（填“大于”、“等于”或“小于”） BH4－中的 H—B—H 的鍵角，判斷依據是_____。

③已知硼氫化鈉晶體的密度為 ρ g/cm3， NA代表阿伏伽德羅常數的值，則 a=_____(用含 ρ、 NA的代數式表示)；④若硼氫化鈉晶胞上下底心處的 Na+被 Li+取代，得到的晶體的化學式為_____。

Answer 1

【答案】 C2H6 3 硼酸分子間通過氫鍵結合，加熱時氫鍵被破壞，有利于硼酸溶解 8 大于 H3BO3分子中的B采取sp2雜化，而BH4－中的B采取sp3雜化，sp2雜化形成的鍵角大于sp3雜化 Na3Li(BH4)4

【解析】（1）基態鐵原子的價電子排布圖為；

（2）氨硼烷(NH3BH3)是一種新型儲氫材料，其分子中存在配位鍵，N原子有孤對電子，B原子有空軌道，故形成配位鍵，所以其結構式為：；氨硼烷是6原子14價電子分子，與其互為等電子體的分子是：C2H6；

（3）①根據圖示，1個硼酸分子參與形成6個氫鍵，一個氫鍵由兩個分子形成，所以1個硼酸分子形成3個氫鍵，故1 mol H3BO3晶體中含有3mol 氫鍵；

②由于硼酸(H3BO3)分子間形成氫鍵，故其溶于冷水時，與水形成的氫鍵數少，因此在冷水中的溶解度小，而加熱時，硼酸分子間的氫鍵被破壞，有利于硼酸分子與水形成氫鍵，溶解度增大；

（4）①根據其晶胞，該晶體中 Na+周圍最近的BH4－為8個，故Na+的配位數為8；

②H3BO3分子中的B采取sp2雜化，構型為平面三角形，鍵角為120°，而BH4－中的B采取sp3雜化，構型為正四面體，鍵角為109°28，故H3BO3 分子中的 O—B—O 的鍵角大于BH4－中的 H—B—H 的鍵角；

③該晶胞中有4個Na+，4個BH4－，該晶胞的體積=2a3×10-21 cm3=，故a=m；

④若硼氫化鈉晶胞上下底心處的 Na+被 Li+取代，則晶胞中有1個Li+，3個Na+，4個BH4－，得到的晶體的化學式為Na3Li(BH4)4。