Question

开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向．
（1）化合物A（H₃BNH₃）是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质（HB=NH）₃通过如下反应制得：3CH₄+2（HB=NH）₃+6H₂O═3CO₂+6H₃BNH₃．请回答：
①H₃BNH₃中是否存在配位键

 

（填“是”或“否”），B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为

 

，CH₄、H₂O、CO₂三分子按照键角由大到小的顺序排列为

 

．
②与（HB=NH）₃互为等电子体的分子为

 

（填分子式）
③人工可以合成硼的一系列氢化物，其物理性质与烷烃相似，故称之为硼烷．工业上可采用LiAlH₄和BCl₃在一定条件下制备乙硼烷B₂H₆，该反应的化学方程式为

 

．
④在硼酸盐中，阴离子有链状、环状、骨架状等多种结构形式．图a为一种无限长链状结构的多硼酸根，其化学式为

 

，图b为硼砂晶体中阴离子，其中硼原子采取的杂化方式为

 

．

（2）一种铜合金具有储氢功能
①Cu²⁺的价层电子排布式为

 

．
②铜及其它许多金属及其化合物都可以发生焰色反应，其原因是

 

．
③铜的单质中按ABCABC…方式堆积，设铜原子半径为a pm，则该晶体的密度为

 

g/cm³（阿伏伽德罗常数值为N_A）

Answer 1

考点：配合物的成键情况,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,键能、键长、键角及其应用,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）①根据B的最外层电子数及形成的共价键数判断；同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；根据分子的空间结构判断；
②原子数相同，电子总数相同的分子，互称为等电子体；
③LiAlH₄和BCl₃在一定条件下生成乙硼烷B₂H₆、LiCl和AlCl₃，根据原子守恒配平方程式；
④有1个O连着一个B，剩余的两个O分别连着2个B，说明有一个O完全属于B，剩下的两个O，B只占有O的

1

2

；硼砂晶体中阴离子[B₄O₅（OH）₄]^2-中一半sp³杂化形成BO₄四面体；另一种是sp²杂化形成BO₃平面三角形结构；
（2）①Cu²⁺的核外有27个电子，根据构造原理书写其基态离子核外电子排布式；
②根据金属电子的跃迁分析；
③先计算出晶胞的体积，再根据根据ρ=

m

V

计算．

解答： 解：（1）①B的最外层电子数为3，能形成的3个共价键，化合物A（H₃BNH₃）中B与H形成3个共价键，B原子的空轨道与N原子的孤对电子形成配位键；同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，这几种元素都是第二周期元素，B、C、N、O的族序数分别是：第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族，所以它们的第一电离能大小顺序是N＞O＞C＞B；CH₄为正四面体结构键角为109°28′，H₂O分子的空间结构为V形，键角为为107°，CO₂的空间结构为直线形，键角为180°，所以键角由大到小的顺序为CO₂＞CH₄＞H₂O；
故答案为：是；N＞O＞C＞B；CO₂＞CH₄＞H₂O；
②原子数相同，电子总数相同的分子，互称为等电子体，与（HB=NH）₃互为等电子体的分子为C₆H₆；
故答案为：C₆H₆；
③LiAlH₄和BCl₃在一定条件下生成乙硼烷B₂H₆、LiCl和AlCl₃，根据原子守恒配平方程式为：3LiAlH₄+4BCl₃=2B₂H₆+3LiCl+3AlCl₃；
故答案为：3LiAlH₄+4BCl₃=2B₂H₆+3LiCl+3AlCl₃；
④图（a）是一种链状结构的多硼酸根，从图可看出，每个BO₃^2-单元，都有一个B，有一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别为2个BO₃^2-单元共用，所以B：O=1：（1+2×

1

2

）=1：2，化学式为：BO₂^-，从图（b）是硼砂晶体中阴离子的环状结构可看出，[B₄O₅（OH）₄]^2-一半sp³杂化形成两个四配位BO₄四面体；另一半是sp²杂化形成两个三配位BO₃平面三角形结构，
故答案为：BO₂^-；sp²、sp³．
（2）①Cu²⁺的核外有27个电子，根据构造原理书写其基态离子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，则Cu²⁺的价层电子排布式为3d⁹；
故答案为：3d⁹；
②许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因：激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量，
故答案为：激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量；
③铜原子半径为a pm，即a×10^-10cm，则则晶胞边长=2

2

a×10^-10cm，晶胞体积V=（2

2

a×10^-10cm）³，每个晶胞中铜原子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，
则ρ=

m

V

=

M NA ×4

V

=

256 NA

(2 2 a×10-10)3

=

8 2

a3?NA

×10-30g/cm³；
故答案为：

8 2

a3?NA

×10-30．

点评：本题考查了物质结构及其性质，涉及原子杂化方式的判断、价电子排布式的书写、元素周期律、晶胞的计算等知识点，题目综合性较强，注意根据价层电子对互斥理论、构造原理等知识来分析解答，题目难度中等．