Question

【题目】

硼元素对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，硼的化合物被广泛应用于新材料制备、生活生产等诸多领域。

（1）下列硼原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为________、________（填标号）

A．

B．

C．

D．

（2）晶体硼单质能自发呈现出正二十面体的多面体外形，这种性质称为晶体的________。

（3）硼元素的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。

①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为________。

②氨硼烷（NH3BH3）被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子________（填化学式）。

（4）以硼酸（H3BO3）为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂。

①H3BO3晶体中单元结构如图Ⅰ所示。各单元中的氧原子通过________氢键（用“A—B…C”表示，A、B、C表示原子）连结成层状结构，其片层结构如图Ⅱ所示，层与层之间以________（填作用力名称）相结合构成整个硼酸晶体。

②硼氢化钠中的键角大小是________，立体构型为________。

③根据上述结构判断下列说法正确的是________

a．H3BO3分子的稳定性与氢键有关

b．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂

c．H3BO3分子中硼原子最外层为8e－稳定结构

d．含1mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键

（5）磷化硼（BP）是受高度关注的耐磨材料，可作为金属表面的保护层，其结构与金刚石类似，晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是________；已知晶胞边长为a pm，则磷化硼晶体的密度是________g·cm－3（列出含a、NA的计算式即可）。

Answer 1

【答案】A D 自范性 sp3杂化 N C2H6 O﹣H…O 范德华力 109°28' 正四面体 bd 正方形

【解析】

根据原子轨道能量的高低判断电子排布式；根据等电子体结构原理判断分子的结构；根据晶胞中原子的数目及晶胞的边长计算晶胞的密度。

(1)原子轨道能量的高低顺序为：ns<np<nd<nf，1s<2s<3s<4s，根据能量最低原理，能量最低为A排布，最高的分别为D排布，故答案为：A；D；

(2)在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则和凸面体外形的性质，晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象；晶体硼单质能自发呈现出正二十面体的多面体外形，故答案为：自范性；

(3)①根据B2H6分子的空间结构知，B原子的轨道向4个方向延伸，则的杂化方式为sp3杂化；

②氨硼烷（NH3BH3）中氨基存在孤电子对，所以提供孤电子对的成键原子是N；与氨硼烷互为等电子体的分子为：C2H6；故答案为：N；C2H6；

(4)①根据H3BO3晶体中单元结构知，各单元中的氧原子通过 O﹣H…O连结成层状结构；如图Ⅱ所示，层与层之间没有化学键，以范德华力相结合构成整个硼酸晶体；

②硼氢化钠中与甲烷为等电子体，所以键角和甲烷中键角相同，大小是109°28'； 立体构型为正四面体；

③a．氢键较弱，不是化学键，所以H3BO3分子的稳定性与氢键无关，a说法错误；

b．硼酸晶体类似于石墨的层状结构，有滑腻感，可作润滑剂，b说法正确；

c．H3BO3分子中硼原子最外层为6e－结构，c说法错误；

d．如图所示，一个分子中有3个氢原子，可以形成3个氢键，所以含1mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键，d的说法错误；故答案为：O﹣H…O；范德华力；109°28'；bd；

(5)由图所示，结合结构的对称性，B原子的投影构成的几何形状为正方形；晶胞中P原子的数目为：8×1/8+6×1/2=4，B原子数目为：4，则晶胞的质量为：g，晶胞的体积为(a×10-10)3cm－3，所以晶胞的密度为：，故答案为：正方形；。