Question

【題目】2014年7月和12月山西大學(xué)分子科學(xué)研究所翟華金教授、李思殿教授與清華大學(xué)李雋教授、美國(guó)布朗大學(xué)Lai-Sheng Wang教授及復(fù)旦大學(xué)劉智攀教授課題組合作，首次合成“中國(guó)紅燈籠分子”——硼球烯B40。B40是繼C60之后第二個(gè)從實(shí)驗(yàn)和理論上完全確認(rèn)的無(wú)機(jī)非金屬籠狀團(tuán)簇。

(1) 基態(tài)硼原子的外圍電子排布式為___________，碳60中碳原子雜化方式為____________。

(2)構(gòu)成碳60晶體的作用力是___________________。

⑶與硼同周期但第一電離能比硼大的元素有___________種。

(4)磷化硼(BP)是由硼元素與磷元素組成的無(wú)機(jī)化合物，屬于一種半導(dǎo)體材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成。BP晶胞中B采用面心立方堆積，P原子填入四面體空隙中。

①寫(xiě)出三溴化硼和三溴化磷的空間構(gòu)型：

三溴化硼__________；三溴化磷____________。

②磷化硼晶體內(nèi)微粒間的作用力有__________。

③計(jì)算磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離(晶胞參數(shù)為478pm)____________ 。

Answer 1

【答案】2s22p1sp2范德華力6平面正三角形三角錐形共價(jià)鍵、配位鍵207pm 或 pm

【解析】（1）B原子核外有5個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p1；C60分子結(jié)構(gòu)中每個(gè)碳原子與其它三個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，則分子中碳原子應(yīng)為sp2；

(2)C60是分子晶體，構(gòu)成C60晶體的作用力是范德華力或分子間作用力；

⑶同周期主族元素的第一電離能隨核電荷數(shù)增加呈增大趨勢(shì)，但Be的s軌道上2個(gè)電子是全充滿(mǎn)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，則Li的第一電離能比B小，其余均比B大，共6種元素；

(4)①三溴化硼分子中硼原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為=3，B原子按sp2方式雜化，沒(méi)有孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型為平面三角形；三溴化磷分子中磷原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為=4，P原子按sp3方式雜化，有一對(duì)孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型為三角錐形；

②磷化硼分子內(nèi)存在共價(jià)鍵，而分子間存在配位鍵；

③磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中，磷原子分布在面心和頂點(diǎn)上，如圖所示，已知磷化硼的晶胞邊長(zhǎng)a=478pm，則晶胞的體對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)為a，晶體中硼原子和磷原子的核間距應(yīng)為體對(duì)角線(xiàn)的，所以dB-P=

×478pm=207pm。