Question

【題目】硼及其化合物在新材料、工農業生產等方面用途很廣。請回答下列問題：

(1)寫出與B元素同主族的Ga元素的基態原子核外電子排布式：________。

(2)立方氮化硼(BN)可利用人工方法在高溫高壓條件下合成，屬于超硬材料。同屬原子晶體的氮化硼比晶體硅具有更高的硬度和耐熱性的原因是__________。

(3)BF3分子中中心原子的雜化軌道類型是____。又知若有d軌道參與雜化，能大大提高中心原子的成鍵能力，分析BF3、SiF4水解的產物中， 除了相應的酸外，前者生成BF4-而后者生成SiF62-的原因：_______________。

(4)NaBH4被認為是有機化學中的“萬能還原劑”，NaBH4的電子式為_________，其中三種元素的電負性由大到小的順序是_______________。

(5)自然界中含硼元素的鈉鹽是一種天然礦藏，其化學式寫作 Na2B4O710H2O，實際上它的結構單元是由兩個H3BO3和兩個B(OH)4]-(合而成的雙六元環，應該寫成 Na2[B4O5(OH)4]8H2O，其結構如圖所示，它的陰離子可形成鏈狀結構，則該晶體中不存在的作用力是______________(填字母)。

A．離子鍵 B．共價鍵 C．氫鍵 D．金屬鍵 E．范德華力

(6)磷化硼(BP)可作為金屬表面的保護薄膜，其晶胞如圖所示，在BP晶胞中P占據的是硼原子堆積的_____(填“立方體”“正四面體”或“正八面體”)空隙。建立如圖所示坐標系，可得晶胞中A、C處原子的分數坐標，則N處的P原子分數坐標為______。若晶胞中硼原子和磷原子之間的最近核間距為a pm，則晶胞邊長為____________cm。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1) N原子和B原子的半徑比硅原子小，B-N鍵長比Si-Si短，鍵能B-N＞Si-Si鍵 sp2 B原子最外電子層為L層，無d軌道，而Si原子最外層為M層，有d軌道，可參與雜化，使Si配位數增加至6 H＞B＞Na D 正四面體 (，，) ×10-10

【解析】

(1)Ga是31號元素，原子核外有31個電子，根據構造原理可知基態Ga原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1，或簡寫為[Ar]3d104s24p1；

(2)氮化硼、晶體硅都是原子晶體，其硬度與原子半徑、鍵長成反比。由于N原子和B原子的半徑比硅原子小，B-N鍵長比Si-Si短，B-N鍵的鍵能比Si-Si鍵的鍵能大，所以氮化硼(BN)比晶體硅具有更高硬度和耐熱性；

(3)在BF3分子中B原子的價層電子對等于3，且沒有孤電子對，所以中心原子的雜化軌道類型是sp2雜化；B原子最外電子層為L層，無d軌道，而Si原子最外層為M層，有d軌道，可參與雜化，使Si配位數增加至6；

(4)NaBH4是離子化合物，Na+與BH4-通過離子鍵結合，BH4-中B與H通過共價鍵結合，所以NaBH4的電子式為：；在NaBH4中含有Na、B、H三種元素，由于元素的非金屬性越強，其電負性就越大，元素的非金屬性：H＞B＞Na，則元素的電負性：H＞B＞Na；

(5)該晶胞中陰陽離子之間存在離子鍵，B和O原子之間存在共價鍵和配位鍵，水分子之間存在分子間作用力(或范德華力)和氫鍵，所以該物質中不含金屬鍵，故合理選項是D；

(6)根據晶胞結構可知：晶胞中B原子處于晶胞頂點與面心上，B原子為面心立方最密堆積，晶胞中B、P原子個數比為1：1，P原子與周圍的4個B原子形成的是正四面體結構，P原子處于正四面體的中心，根據圖示坐標系可知N處的P原子分數坐標為(，，)；P原子與周圍的4個B原子最近且形成正四面體結構，二者連線處于體對角線上，為體對角線的，硼原子和磷原子之間的最近核間距為a pm，則立方體對角線為4a pm，假設立方體的邊長為x pm，則x=4a pm，所以x==×10-10 cm。