Question

2．硼及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)、生活和國防中有著重要的應用價值．

（1）基態(tài)硼原子的電子排布式是1s²2s²2p¹；最簡單的硼烷是B₂H₆（乙硼烷），結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中B原子的雜化方式為sp³雜化；
（2）三氯化硼和三氟化硼常溫下都是氣體，都有強烈的接受孤電子對的傾向．推測它們固態(tài)時的晶體類型為分子晶體；三氟化硼與氨氣相遇，立即生成白色固體，寫出該白色固體結(jié)構(gòu)式，并標注出其中的配
位鍵；
（3）經(jīng)結(jié)構(gòu)研究證明，硼酸晶體中B（OH）₃單元結(jié)構(gòu)如圖Ⅰ所示．各單元中的氧原子通過O-H…O氫鍵連結(jié)成層狀結(jié)構(gòu)，其片層結(jié)構(gòu)及鍵長、層間距數(shù)據(jù)如圖Ⅱ所示．層與層之間以微弱的分子間力相結(jié)合構(gòu)成整個硼酸晶體．
①H₃BO₃是一元弱酸，寫出它與水反應的化學方程式H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
②根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷下列說法正確的是ac；
a．硼酸晶體有滑膩感，可作潤滑劑       b．H₃BO₃分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)
c．含1mol H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵    d．H₃BO₃分子中硼原子最外層為8e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
（4）利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，圖2為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖．
①該功能陶瓷的化學式為BN；②第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有3種．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素名稱，判斷元素原子的核外電子數(shù)，再根據(jù)核外電子排布規(guī)律來寫，硼元素為5號元素；根據(jù)價層電子對互斥理論確定其雜化類型；
（2）根據(jù)晶體的熔沸點可判斷晶體類型，硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物，BF₃能與NH₃反應生成BF₃•NH₃，N原子含有孤電子對；
（3）①硼酸為一元弱酸，在水溶液里和水結(jié)合形成配位鍵，部分電離出陰陽離子；
②a．根據(jù)硼酸晶體為片層狀結(jié)構(gòu)分析；
b．分子的穩(wěn)定性與化學鍵有關(guān)；
c．利用均攤法計算含1molH₃BO₃的晶體中的氫鍵，含1mol H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵；
d．由結(jié)構(gòu)可知，硼原子最外層只有3個電子，與氧原子形成3對共用電子對；
（4）①利用均攤法計算原子個數(shù)，兩種元素原子個數(shù)最簡比確定化學式；
②同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素．

解答 解：（1）B元素為5號元素，原子核外有5個電子，分兩層排布，第一層2個，第二層3個，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p¹，乙硼烷分子中每個硼原子含有4個共價鍵，所以B原子采用sp³雜化，
故答案為：1s²2s²2p¹；sp³雜化；
（3）三氯化硼和三氟化硼常溫下都是氣體，所以它們固態(tài)時的晶體類型為分子晶體，硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物，BF₃能與NH₃反應生成BF₃•NH₃，B與N之間形成配位鍵，N原子含有孤電子對，所以氮原子提供孤電子對，BF₃•NH₃結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：分子晶體；；
（3）①硼酸為一元弱酸，在水溶液里，和水電離出的氫氧根離子形成配位鍵，其電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
②a．硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，片層狀結(jié)構(gòu)晶體有滑膩感，可作潤滑劑，故a正確；
b．分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的B-O、H-O共價鍵有關(guān)，熔沸點與氫鍵有關(guān)，故b錯誤；
c．1個硼酸分子形成了6個氫鍵，但每個氫鍵是2個硼酸分子共用的，所以平均含3個氫鍵，則含有1molH₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵，故c正確；
d．硼原子最外層只有3個電子，與氧原子形成3對共用電子對，因此B原子不是8e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故d錯誤；
故答案為：ac；
（4）①根據(jù)原子半徑大小知，B原子半徑大于N原子，所以白色球表示B原子，利用均攤法得B原子個數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，N原子個數(shù)=1+4×$\frac{1}{4}$=2，B原子和N原子個數(shù)之比為2：2=1：1，所以其化學式為BN，
故答案為：BN；
②同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O，所以有3種，
故答案為：3．

點評 本題考查了有關(guān)硼的知識，側(cè)重考查原子核外電子排布、雜化理論的應用、硼酸晶體晶體類型的判斷、影響分子穩(wěn)定性的因素等知識點，題目難度中等，注意分子的穩(wěn)定性與化學鍵有關(guān)，物質(zhì)的熔沸點與氫鍵有關(guān)，注意硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體．