Question

【題目】硼及硼的化合物有著廣泛的用途。請回答下列問題：

(1)硼在元素周期表中的位置為：____________________________________；

(2)硼化鎂在39K時呈超導性，在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，一層鎂一層硼相間排列。圖a是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿Z軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，投影在同一平面上。根據圖示確定硼化鎂的化學式為_____________。

(3)硼酸(H3BO3)，白色片狀晶體，微溶于水，對人體的受傷組織有防腐消毒作用。H3BO3溶液中存在H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)的平衡。硼酸和過量的NaOH溶液反應方程式為：H3BO3＋NaOH＝Na[B(OH)4]。硼酸晶體具有層狀結構，每一層結構如圖1所示。

①硼酸晶體屬于_______晶體(填“離子”、“分子”或“原子”)。

②下列關于硼酸的說法正確的是_______________(填序號)。

a.H3BO3是一元酸

b.其水溶液中，水的電離平衡受到抑制

c.晶體中有氫鍵，因此硼酸分子較穩定

(4)三氟化硼(BF3)水解生成硼酸和氟硼酸(HBF4，強酸)。BF3分子立體構型為___________，BF4－的電子式____________。

(5)氨硼烷(NBH6)是一種有效、安全的固體儲氫材料。氨硼烷的結構(如圖b)和乙烷相似，氨硼烷分子與硼酸分子中硼原子的雜化軌道類型分別為：___________和___________。

Answer 1

【答案】第二周期ⅢA族 MgB2 分子 a 平面三角形 sp3 sp2

【解析】

硼是5號元素，位于第二周期第ⅢA族；由圖a知1個B原子為3個Mg原子共用，1個Mg原子為6個B原子共用，可以計算硼原子和鎂原子得個數之比；硼酸晶體中存在H3BO3分子，是分子晶體；硼酸中B原子屬于缺電子原子，在水溶液中可以結合水電離出的氫氧根，H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)顯酸性，硼酸的加入，促進了水的電離，氫鍵是體現在物理性質方面；硼的最外層3個電子，三單寫在硼原子的三個方向，與4個F結合，有一個F在于B形成共價鍵時需要得一個電子，所以整體顯-1價；根據價層電子對互斥理論，可以計算中心原子的孤電子對數，從而得出雜化方式；氨硼烷的結構(如圖b)和乙烷相似，則硼原子的雜化方式與乙烷中的碳一樣。

(1) 硼是5號元素，位于第二周期第ⅢA族；

故答案為：第二周期第ⅢA族；

(2) 由圖a知1個B原子為3個Mg原子共用，屬于一個Mg原子的B原子為 ，1個Mg原子為6個B原子共用，屬于一個B原子的Mg原子為 ，可以計算硼原子和鎂原子得個數之比：2：1，故硼化鎂的化學式為：MgB2；

故答案為：MgB2；

(3) ①硼酸晶體中存在H3BO3分子，是分子晶體；②硼酸中B原子屬于缺電子原子，在水溶液中可以結合水電離出的氫氧根，H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)，是一元酸；硼酸的加入，促進了水的電離；氫鍵是體現在物理性質方面，如熔沸點等；

故答案為：分子；a；

(4) 根據價層電子對互斥理論，可以計算中心原子的孤電子對數， ，無孤電子對數，故分子的立體構型為：平面三角形；硼的最外層3個電子，三單寫在硼原子的三個方向，與4個F結合，有一個F在于B形成共價鍵時需要得一個電子，所以整體顯-1價，電子式為：；

故答案為：平面三角形；；

(5)氨硼烷的結構(如圖b)和乙烷相似，則硼原子的雜化方式與乙烷中的碳一樣，為sp3雜化；硼酸中可以通過公式來計算硼酸跟： ，所以硼酸中硼原子為sp2雜化；

故答案為：sp3 ； sp2。