Question

【題目】硼的無機(jī)化學(xué)問題比周期表里任何一種元素都更復(fù)雜和變化多端。

(1)基態(tài)B原子的價(jià)電子軌道表達(dá)式為___________________，第二周期第一電離能比B高的元素有_______種。

(2) B易形成配離子，如[B(OH)4]－、[BH4]－等。[B(OH)4]－的結(jié)構(gòu)式為__________ (標(biāo)出配位鍵)，其中心原子的 VSEPR模型名稱為________，寫出[BH4]－的兩種等電子體_____________________。

(3)圖1表示偏硼酸根的一種無限長(zhǎng)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其化學(xué)式可表示為____________(以n表示硼原子的個(gè)數(shù))，圖2表示的是一種五硼酸根離子，其中B原子的雜化方式為__________。

圖1	圖2	圖3

(4)硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu)，圖3表示的是其中一層的結(jié)構(gòu)。同一層微粒間存在的作用力有______________；同一片層劃分出的一個(gè)二維晶胞（平行四邊形）含有_______個(gè)H3BO3分子。

（5）1892年，化學(xué)家已用Mg還原B2O3制得硼單質(zhì)。Mg屬六方最密堆積，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖4所示，若在晶胞中建立如圖5所示的坐標(biāo)系，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，把晶胞的底邊邊長(zhǎng)和高都視作單位1，則B、E 、C的坐標(biāo)分別為B（1，0，0）、E（0，1，0）C（0，0，1），請(qǐng)寫出D點(diǎn)的坐標(biāo)：D:__________________

Answer 1

【答案】 正四面體形 6 CH4 、NH4＋ (BO2)nn- sp3　、 sp2 氫鍵、共價(jià)鍵、范德華力 2 （2/3，1/3，1/2）

【解析】（1）B是5號(hào)元素，基態(tài)B原子的價(jià)電子為2s22p1，價(jià)電子的軌道表達(dá)式為，第二周期第一電離能比B高的元素有Be、C、N、O、F、Ne等6種。

（2）B易形成配離子，如[B(OH)4]-、[BH4]-等。[B(OH)4]-的中心原子形成4個(gè)σ鍵，其中有一個(gè)是配位鍵，由O原子提供了孤對(duì)電子，其結(jié)構(gòu)式為，其中心原子B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，故其VSEPR模型為正四面體形， [BH4]-的等電子體有CH4、NH4+等。

（3）由圖1可知，偏硼酸根中每個(gè)B形成3個(gè)共價(jià)鍵、每個(gè)O形成2個(gè)共價(jià)鍵，所以平均每個(gè)B原子結(jié)合2個(gè)O原子，由B和O的化合價(jià)分別為+3和-2可知，其化學(xué)式可表示為；由圖2可知，五硼酸根離子中有2種B原子，一種形成4個(gè)共價(jià)鍵，另一種形成3個(gè)共價(jià)鍵，故其中B原子的雜化方式為sp3、sp2。

（4）硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu)的分子晶體，由圖3可知，同一層微粒間存在的作用力有氫鍵、共價(jià)鍵，范德華力等3種；由均攤法可知，每個(gè)晶胞周圍可形成4個(gè)晶胞、每個(gè)晶胞中包含8個(gè)硼酸分子，故平均同一片層劃分出的一個(gè)二維晶胞含有2個(gè)H3BO3分子。

（5）若建立如圖5所示的坐標(biāo)系，x與y兩軸的夾角為120，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，把晶胞的底邊邊長(zhǎng)和高都視作單位1，則B、C的坐標(biāo)分別為B(1，0，0)、c(0，0，1)，由圖可知，D點(diǎn)與A、B以及底面右下角等3個(gè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)正四面體，D點(diǎn)位于其頂點(diǎn)，其高度為晶胞高度的一半。由D點(diǎn)向底面作垂線，垂足為中線的三等分點(diǎn)，則垂足的坐標(biāo)為(，0)，所以D點(diǎn)的坐標(biāo)為D（）。