Question

【题目】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通过反应3CH4＋2（HB=NH）3＋6H2O=3CO2＋6H3BNH3制得。A在一定条件下通过多步去氢可最终转化为氮化硼（BN）。请回答下列问题：

（1）与（HB=NH）3互为等电子体的分子为________（填分子式）

（2）氮化硼（BN）有多种晶型，其中立方氮化硼与金刚石的结构类似，则其晶体中每个硼原子与____个氮原子相连，每个氮原子与_____个硼原子相连。

（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。工业上采用LiAlH4和BF3在乙醚介质中反应制得乙硼烷（B2H6），同时生成另外两种产物。该反应的化学方程式为___________。

（4）相关化学键的键能如下表所示，简要分析和解释下列事实。

化学键	B—H	B—O	B—B
键能（kJ·mol－1）	389	561	293

自然界中不存在硼单质，硼氢化物也很少，主要是含氧化合物，其原因为____________。

（5）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）为一种无限长单链结构的多硼酸根，其化学式为________；图（b）为硼砂晶体中的阴离子，其中硼原子采取的杂化类型为________。

Answer 1

【答案】C6H6 4 4 3LiAlH4＋4BF32B2H6＋3LiF＋3AlF3 B—O键的键能大于B—B键和B—H键，所以更易形成稳定性更强的B—O键 或BO sp2、sp3

【解析】

(1)原子数相同，价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；

(2)根据金刚石的结构()可以判断出金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数为，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子；

(3)LiAlH4和BF3在一定条件下生成乙硼烷B2H6，根据元素守恒，另外两种产物为LiF和AlF3，根据原子守恒配平方程式为：3LiAlH4+4BF32B2H6+3LiF+3AlF3；

(4)因为B-O键键能大于B-B键和B-H键，所以更易形成稳定性更强的B-O键，根据键能越大物质越稳定，可知自然界中不存在硼单质，硼氢化物也很少，主要是含氧化物，故答案为B-O键键能大于B-B键和B-H键，所以更易形成稳定性更强的B-O键；

(5)图(a)是一种链状结构的多硼酸根，从图可看出，每个BO32-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BO32-单元共用，所以B：O=1：(1+2×)=1：2，化学式为：或BO，从图(b)是硼砂晶体中阴离子的环状结构可看出，[B4O5(OH)4]2-中间两个硼原子各连接四个氧原子，采取sp3杂化形成两个四配位BO4四面体；另两个硼原子连接三个氧原子，采取sp2杂化形成两个三配位BO3平面三角形结构，所以硼原子的杂化类型为sp2、sp3。