Question

20．硼（B）及其化合物在化學(xué)中有重要的地位．請(qǐng)回答下列問題：
（1）Ga與B同主族，Ga的基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹B與同周期相鄰兩元素第一電離能由大到小的順序是C＞Be＞B
（2）硼酸（H₃BO₃）是白色片狀晶體（層狀結(jié)構(gòu)如圖），有滑膩感，在冷水中溶解度很小，加熱時(shí)溶解度增大．
①硼酸中B原子的雜化軌道類型為sp²．
②硼酸晶體中存在的作用力有范德華力和氫鍵、共價(jià)鍵．
③加熱時(shí)，硼酸的溶解度增大，主要原因是加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵．
④硼酸是一元弱酸，在水中電離時(shí)，硼酸結(jié)合水電離出的OHˉ 而呈酸性．寫出硼酸的電離方程式H₃BO₃+H₂O [B（OH）₄]^-+H⁺．
（3）立方氮化硼是一種新型陶瓷材料，結(jié)構(gòu)和形體都類似金剛石，是現(xiàn)時(shí)所知的幾乎最硬的物質(zhì)，化學(xué)式為BN，則立方氮化硼中B原子的雜化軌道類型為sp³；1mol立方氮化硼中B-N的物質(zhì)的量為4mol．

Answer 1

分析 （1）Ga與B同主族，處于第四周期ⅢA族，核外電子數(shù)為31，結(jié)合核外電子排布規(guī)律書寫；同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA和第IIIA族、第VA和第VIA反常；
（2）①由圖可知，B原子形成3個(gè)B-Oσ鍵，沒有孤電子對(duì)，據(jù)此判斷B原子雜化方式；
②由硼酸晶體結(jié)構(gòu)可知，層內(nèi)分子中O與B、H之間形成共價(jià)鍵，分子間H、O之間形成氫鍵；
③加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵；
④硼酸是一元弱酸，在水中電離時(shí)，硼酸結(jié)合水電離出的OH^-而呈酸性，即電離生成[B（OH）₄]^-、H⁺；
（3）立方氮化硼的結(jié)構(gòu)和形體都類似金剛石，則每個(gè)B原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，構(gòu)成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)共價(jià)鍵數(shù)目判斷雜化類型．

解答 解：（1）Ga與B同主族，處于第四周期ⅢA族，核外電子數(shù)為5+8+18=31，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子核外電子分布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA和第IIIA族、第VA和第VIA反常，故第一電離能：C＞Be＞B，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹； C＞Be＞B；
（2）①由圖可知，B原子形成3個(gè)B-Oσ鍵，沒有孤電子對(duì)，B原子雜化軌道數(shù)目為3，B原子采取sp²雜化方式，故答案為：sp²；
②由硼酸晶體結(jié)構(gòu)可知，層內(nèi)分子中O與B、H之間形成共價(jià)鍵，分子間H、O之間形成氫鍵，層與層之間為范德華力，
故答案為：共價(jià)鍵、氫鍵；
③加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵，加熱時(shí)，硼酸的溶解度增大，
故答案為：加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵；
④硼酸是一元弱酸，在水中電離時(shí)，硼酸結(jié)合水電離出的OH^-而呈酸性，即電離生成[B（OH）₄]^-、H⁺，電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（3）立方氮化硼的結(jié)構(gòu)和形體都類似金剛石，金剛石中每個(gè)C原子與其它4個(gè)碳原子形成四面體結(jié)構(gòu)，整個(gè)晶體為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，則每個(gè)B原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，則B原子的雜化類型為sp³；每個(gè)B原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，則1mol立方氮化硼中B-N的物質(zhì)的量為4mol，
故答案為：sp³；4mol．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，題目涉及電子排布式、第一電離能、雜化理論的應(yīng)用氫鍵和分子間作用力等，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與扎實(shí)遷移運(yùn)用能力，難度中等．