Question

開發(fā)新型儲氫材料是氫能利用的重要研究方向．
（1）化合物A（H₃BNH₃）是一種潛在的儲氫材料，可由六元環(huán)狀物質(zhì)（HB=NH）₃通過如下反應(yīng)制得：3CH₄+2（HB=NH）₃+6H₂O═3CO₂+6H₃BNH₃．請回答：
①H₃BNH₃中是否存在配位鍵

 

（填“是”或“否”），B、C、N、O第一電離能由大到小的順序為

 

，CH₄、H₂O、CO₂三分子按照鍵角由大到小的順序排列為

 

．
②與（HB=NH）₃互為等電子體的分子為

 

（填分子式）
③人工可以合成硼的一系列氫化物，其物理性質(zhì)與烷烴相似，故稱之為硼烷．工業(yè)上可采用LiAlH₄和BCl₃在一定條件下制備乙硼烷B₂H₆，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
④在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀、骨架狀等多種結(jié)構(gòu)形式．圖a為一種無限長鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，其化學(xué)式為

 

，圖b為硼砂晶體中陰離子，其中硼原子采取的雜化方式為

 

．

（2）一種銅合金具有儲氫功能
①Cu²⁺的價層電子排布式為

 

．
②銅及其它許多金屬及其化合物都可以發(fā)生焰色反應(yīng)，其原因是

 

．
③銅的單質(zhì)中按ABCABC…方式堆積，設(shè)銅原子半徑為a pm，則該晶體的密度為

 

g/cm³（阿伏伽德羅常數(shù)值為N_A）

Answer 1

考點：配合物的成鍵情況,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應(yīng)用,鍵能、鍵長、鍵角及其應(yīng)用,晶胞的計算,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）①根據(jù)B的最外層電子數(shù)及形成的共價鍵數(shù)判斷；同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；根據(jù)分子的空間結(jié)構(gòu)判斷；
②原子數(shù)相同，電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體；
③LiAlH₄和BCl₃在一定條件下生成乙硼烷B₂H₆、LiCl和AlCl₃，根據(jù)原子守恒配平方程式；
④有1個O連著一個B，剩余的兩個O分別連著2個B，說明有一個O完全屬于B，剩下的兩個O，B只占有O的

1

2

；硼砂晶體中陰離子[B₄O₅（OH）₄]^2-中一半sp³雜化形成BO₄四面體；另一種是sp²雜化形成BO₃平面三角形結(jié)構(gòu)；
（2）①Cu²⁺的核外有27個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)離子核外電子排布式；
②根據(jù)金屬電子的躍遷分析；
③先計算出晶胞的體積，再根據(jù)根據(jù)ρ=

m

V

計算．

解答： 解：（1）①B的最外層電子數(shù)為3，能形成的3個共價鍵，化合物A（H₃BNH₃）中B與H形成3個共價鍵，B原子的空軌道與N原子的孤對電子形成配位鍵；同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，這幾種元素都是第二周期元素，B、C、N、O的族序數(shù)分別是：第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族，所以它們的第一電離能大小順序是N＞O＞C＞B；CH₄為正四面體結(jié)構(gòu)鍵角為109°28′，H₂O分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，鍵角為為107°，CO₂的空間結(jié)構(gòu)為直線形，鍵角為180°，所以鍵角由大到小的順序為CO₂＞CH₄＞H₂O；
故答案為：是；N＞O＞C＞B；CO₂＞CH₄＞H₂O；
②原子數(shù)相同，電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體，與（HB=NH）₃互為等電子體的分子為C₆H₆；
故答案為：C₆H₆；
③LiAlH₄和BCl₃在一定條件下生成乙硼烷B₂H₆、LiCl和AlCl₃，根據(jù)原子守恒配平方程式為：3LiAlH₄+4BCl₃=2B₂H₆+3LiCl+3AlCl₃；
故答案為：3LiAlH₄+4BCl₃=2B₂H₆+3LiCl+3AlCl₃；
④圖（a）是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，從圖可看出，每個BO₃^2-單元，都有一個B，有一個O完全屬于這個單元，剩余的2個O分別為2個BO₃^2-單元共用，所以B：O=1：（1+2×

1

2

）=1：2，化學(xué)式為：BO₂^-，從圖（b）是硼砂晶體中陰離子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可看出，[B₄O₅（OH）₄]^2-一半sp³雜化形成兩個四配位BO₄四面體；另一半是sp²雜化形成兩個三配位BO₃平面三角形結(jié)構(gòu)，
故答案為：BO₂^-；sp²、sp³．
（2）①Cu²⁺的核外有27個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)離子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，則Cu²⁺的價層電子排布式為3d⁹；
故答案為：3d⁹；
②許多金屬鹽都可以發(fā)生焰色反應(yīng)，其原因：激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以光的形式釋放能量，
故答案為：激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以光的形式釋放能量；
③銅原子半徑為a pm，即a×10^-10cm，則則晶胞邊長=2

2

a×10^-10cm，晶胞體積V=（2

2

a×10^-10cm）³，每個晶胞中銅原子個數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，
則ρ=

m

V

=

M NA ×4

V

=

256 NA

(2 2 a×10-10)3

=

8 2

a3?NA

×10-30g/cm³；
故答案為：

8 2

a3?NA

×10-30．

點評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，涉及原子雜化方式的判斷、價電子排布式的書寫、元素周期律、晶胞的計算等知識點，題目綜合性較強，注意根據(jù)價層電子對互斥理論、構(gòu)造原理等知識來分析解答，題目難度中等．