Question

【题目】硼及其化合物在耐高温合金工业、催化剂制造、高能燃料等方面有广泛应用。

（1）硼原子的价电子排布图为____________。

（2）B2H6是一种高能燃料，它与Cl2反应生成的BCl3可用于半导体掺杂工艺及高纯硅制造。由第二周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子为________。

（3）氮硼烷化合物（H2N→BH2）和Ti（BH4）3均为广受关注的新型储氢材料。

①B与N的第一电离能：B__________N（填“>”“<”或“＝”，下同）。H2N―→BH2中B原子的杂化类型为________。

②Ti（BH4）3由TiCl3和LiBH4反应制得。BH4-的立体构型是________；写出制备反应的化学方程式：____________。

（4）磷化硼（BP）是受到高度关注的耐磨材料，它可用作金属表面的保护层。如图为磷化硼晶胞。

①磷化硼晶体属于______________晶体（填晶体类型），____________（填“是”或“否”）含有配位键。

②晶体中P原子的配位数为____________。

③已知BP的晶胞边长为a nm，NA为阿伏加德罗常数的数值，则磷化硼晶体的密度为____________g·cm－3（用含a、NA的式子表示）。

Answer 1

【答案】 CO32-或NO3- ＜ sp2 正四面体 TiCl3＋3LiBH4=Ti（BH4）3＋3LiCl 原子 是 4

【解析】

（1）硼处于第二周期ⅢA族，其2s、2p电子为其价电子；

（2）等电子体原子个数相等、价电子数相等；

（3）①根据元素周期律，同周期元素从左向右第一电离能逐渐增大；H2N →BH2中N原子的价层电子对数为3，据此判断杂化类型；

②根据BH4-中B原子的杂化方式可知其立体构型；根据元素守恒书写化学方程式；

（4）①在磷化硼晶体中，磷和硼原子之间通过共价键相互作用，结合性质可知其晶体类型，硼最外层有3个电子，但根据晶胞结构可知，每个硼和磷周围都有4个共价键，所以磷原子含有孤电子对，硼原子含有空轨道，它们之间存在配位；

②根据晶的结构图可知，每个磷原子周围有4个硼原子；

③BP的晶胞边长为anm=a×10-7cm，其体积为（a×10-7cm）3，根据晶胞图可知，每个晶胞中含有B原子数为4，P原子数为8×＋6×=4，根据ρ=计算。

（1）硼是五号元素，价电子数为3，原子的价电子排布图为，故答案为：；

（2）原子总数相同，价电子总数也相同的粒子互为等电子体，所以由第二周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子为或，故答案为：或；

（3）①根据元素周期律，同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，所以B的第一电离能小于N的第一电离能；H2N→BH2中B原子的价层电子对数为，所以B原子杂化类型为sp2；故答案为：<；sp2；

②中B原子的价层电子对数为，所以杂化方式为sp3杂化，则的立体构型为正四面体，Ti（BH4）3由TiCl3和LiBH4反应制得，反应的化学方程式为TiCl3＋3LiBH4=Ti（BH4）3＋3LiCl，故答案为：正四面体；TiCl3+3LiBH4=Ti（BH4）3+3LiCl；

（4）①在磷化硼晶体中，磷和硼原子之间通过共价键相互作用，结合耐磨的性质可知其晶体类型为原子晶体；硼原子最外层有3个电子，但根据晶胞结构可知，每个硼周围都有4个共价键，所以存在配位键，故答案为：原子；是；

②根据晶胞结构可知，每个磷原子周围有4个硼原子，所以配位数为4，故答案为：4；

③BP的晶胞边长为a nm＝a×10-7 cm，其体积为（a×10-7 cm）3，根据晶胞结构可知，每个晶胞中含有P原子数为4，B原子数为8×6×=4，所以磷化硼晶体的密度为g·cm－3＝g·cm－3，故答案为：。