Question

【题目】硼的无机化学问题比周期表里任何一种元素都更复杂和变化多端。

(1)基态B原子的价电子轨道表达式为___________________，第二周期第一电离能比B高的元素有_______种。

(2) B易形成配离子，如[B(OH)4]－、[BH4]－等。[B(OH)4]－的结构式为__________ (标出配位键)，其中心原子的 VSEPR模型名称为________，写出[BH4]－的两种等电子体_____________________。

(3)图1表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为____________(以n表示硼原子的个数)，图2表示的是一种五硼酸根离子，其中B原子的杂化方式为__________。

图1	图2	图3

(4)硼酸晶体是片层结构，图3表示的是其中一层的结构。同一层微粒间存在的作用力有______________；同一片层划分出的一个二维晶胞（平行四边形）含有_______个H3BO3分子。

（5）1892年，化学家已用Mg还原B2O3制得硼单质。Mg属六方最密堆积，其晶胞结构如图4所示，若在晶胞中建立如图5所示的坐标系，以A为坐标原点，把晶胞的底边边长和高都视作单位1，则B、E 、C的坐标分别为B（1，0，0）、E（0，1，0）C（0，0，1），请写出D点的坐标：D:__________________

Answer 1

【答案】 正四面体形 6 CH4 、NH4＋ (BO2)nn- sp3　、 sp2 氢键、共价键、范德华力 2 （2/3，1/3，1/2）

【解析】（1）B是5号元素，基态B原子的价电子为2s22p1，价电子的轨道表达式为，第二周期第一电离能比B高的元素有Be、C、N、O、F、Ne等6种。

（2）B易形成配离子，如[B(OH)4]-、[BH4]-等。[B(OH)4]-的中心原子形成4个σ键，其中有一个是配位键，由O原子提供了孤对电子，其结构式为，其中心原子B原子的价层电子对数为4，故其VSEPR模型为正四面体形， [BH4]-的等电子体有CH4、NH4+等。

（3）由图1可知，偏硼酸根中每个B形成3个共价键、每个O形成2个共价键，所以平均每个B原子结合2个O原子，由B和O的化合价分别为+3和-2可知，其化学式可表示为；由图2可知，五硼酸根离子中有2种B原子，一种形成4个共价键，另一种形成3个共价键，故其中B原子的杂化方式为sp3、sp2。

（4）硼酸晶体是片层结构的分子晶体，由图3可知，同一层微粒间存在的作用力有氢键、共价键，范德华力等3种；由均摊法可知，每个晶胞周围可形成4个晶胞、每个晶胞中包含8个硼酸分子，故平均同一片层划分出的一个二维晶胞含有2个H3BO3分子。

（5）若建立如图5所示的坐标系，x与y两轴的夹角为120，以A为坐标原点，把晶胞的底边边长和高都视作单位1，则B、C的坐标分别为B(1，0，0)、c(0，0，1)，由图可知，D点与A、B以及底面右下角等3个点构成一个正四面体，D点位于其顶点，其高度为晶胞高度的一半。由D点向底面作垂线，垂足为中线的三等分点，则垂足的坐标为(，0)，所以D点的坐标为D（）。