Question

【題目】硼及其化合物廣泛應(yīng)用于高新材料領(lǐng)域，請回答下列有關(guān)問題：

（1）晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是正二十面體，每個(gè)單元中有12個(gè)硼原子（如圖）。

①在基態(tài)11B原子中，核外存在______對自旋相反的電子。

②若每個(gè)單元中有兩個(gè)原子為l0B，其余為11B，則該單元結(jié)構(gòu)的類型有______種。

（2）NaBH4是一種重要的儲氫載體，其中涉及元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)?/span>________，BH4-離子的空間構(gòu)型是_____________，與BH4-互為等電子體的的分子有___________。

（3）硼酸(H3BO3)為白色片狀晶體，有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，則硼酸晶體中存在的作用力有共價(jià)鍵、_____、_______。與H3BO3酸性最接近的是__________（填字母）。

A.H4SiO4 B.H3PO4 C.HNO2

（4）磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護(hù)層。如圖是磷化硼晶體的晶胞，B原子的雜化方式是___________。立方相氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼體高，其原因是_____________。

（5）己知磷化硼的晶胞參數(shù)a=478 pm，請列式計(jì)算該晶體的密度p=_____g．cm-3（用含NA的代數(shù)式表示即可，不需要計(jì)算出結(jié)果）。晶胞中硼原子和磷原子最近的核間距為_________pm。

Answer 1

【答案】 2 3 Na＜B＜H 四面體形 CH4 氫鍵 范德華力 A sp3 二者均為原子晶體，氮原子的半徑小于磷原子， N-B 鍵的鍵長小于 P-B 鍵， N-B 鍵的鍵能大

【解析】試題分析：(1)①同一個(gè)軌道中的電子自旋相反。

②根據(jù)兩個(gè)l0B原子在晶胞中的相對位置分析，當(dāng)選定1個(gè)頂點(diǎn)后，與它最近的頂點(diǎn)數(shù)為5個(gè)，然后就是5個(gè)，最遠(yuǎn)的是1個(gè)，即二取代物有3種。

(2) 根據(jù)NaBH4中H元素顯負(fù)極、鈉的活潑性大于B分析電負(fù)性，根據(jù)價(jià)電子理論分析BH4-離子的空間構(gòu)型，等電子體是原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)也相同的微粒。

(3)石墨中存在的作用力有共價(jià)鍵、分子間作用力，硼酸中含有O、H原子，所以存在氫鍵。B與Si的性質(zhì)符合對角線原則。

(4)根據(jù)是磷化硼晶體的晶胞每個(gè)B原子與4個(gè)P原子成鍵，B原子的雜化方式是sp3 。立方相氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼體高，N原子的半徑小于P，N-B鍵能大于B-P。

(5)己知磷化硼的晶胞參數(shù)a=478 pm，根據(jù)計(jì)算晶體的密度。設(shè)某個(gè)頂點(diǎn)上的P原子坐標(biāo)為（0,0,0），則離這個(gè)P原子最近的B原子指標(biāo)為(478 pm , 478 pm ,478 pm )。478 pm

解析：(1)①同一個(gè)軌道中的電子自旋相反，B原子核外電子排布為1S22S22P1，核外存在2對自旋相反的電子。

②根據(jù)兩個(gè)l0B原子在晶胞中的相對位置分析，當(dāng)選定1個(gè)頂點(diǎn)后，與它最近的頂點(diǎn)數(shù)為5個(gè)，然后就是5個(gè)，最遠(yuǎn)的是1個(gè)，即二取代物有3種。

(2) 根據(jù)NaBH4中H元素顯負(fù)極、鈉的活潑性大于B,，所以電負(fù)性Na＜B＜H，根據(jù)價(jià)電子理論BH4-離子的價(jià)電子對數(shù)是 ，無孤對電子，所以空間構(gòu)型為四面體形，等電子體是原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)也相同的微粒，與BH4-互為等電子體的的分子有CH4。

(3)石墨中存在的作用力有共價(jià)鍵、分子間作用力，硼酸中含有O、H原子，所以存在氫鍵，硼酸晶體中存在的作用力有共價(jià)鍵、分子間作用力、氫鍵。B與Si的性質(zhì)符合對角線原則，所以與H3BO3酸性最接近的是H4SiO4。

(4)根據(jù)是磷化硼晶體的晶胞每個(gè)B原子與4個(gè)P原子成鍵，B原子的雜化方式是sp3 。立方相氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼體高，N原子的半徑小于P，N-B鍵能大于B-P，所以立方相氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼體高。

(5)根據(jù)均攤原則1個(gè)晶胞含有一個(gè)晶胞含有4個(gè)B，4個(gè)P，設(shè)有1mol晶胞，則體積為 ，質(zhì)量為42 g，根據(jù)，晶體的密度為=。設(shè)某個(gè)頂點(diǎn)上的P原子坐標(biāo)為（0,0,0），則離這個(gè)P原子最近的B原子指標(biāo)為(478 pm , 478 pm ,478 pm )，所以晶胞中硼原子和磷原子最近的核間距為 =。