Question

【題目】硼的無(wú)機(jī)化學(xué)問(wèn)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(xiě)出[BH4]－的兩種等電子體__。

（3）圖1表示偏硼酸根的一種無(wú)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__。

（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(xiě)出D點(diǎn)的坐標(biāo)：D：___。

Answer 1

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

【解析】

（1）B位于周期表中第2周期，第ⅢA族，同周期主族元素，隨著原子序數(shù)的增大，第一電離能有增大的趨勢(shì)，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常；

（2）硼化合物是典型的缺電子結(jié)構(gòu)化合物，H3BO3也屬于缺電子化合物，可接受OH-的一對(duì)孤電子對(duì)形成B（OH）4-，根據(jù)VSEPR理論說(shuō)明空間構(gòu)型，等電子體是指原子數(shù)目相同，價(jià)電子總數(shù)相同的微粒；

（3）根據(jù)均攤思想分析偏硼酸根離子的化學(xué)式，根據(jù)雜化軌道理論判斷五硼酸根離子中B原子的雜化方式；

（4）硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu)，硼酸分子內(nèi)存在共價(jià)鍵，分子間存在氫鍵，分子之間還存在范德華力，晶胞是無(wú)隙并置的，不能通過(guò)旋轉(zhuǎn)得到，同一層內(nèi)，存在一組相反的基本結(jié)構(gòu)單元；

（5）根據(jù)立體幾何知識(shí)書(shū)寫(xiě)原子坐標(biāo)。

（1）B是第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。故答案為：，6；

（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；故答案為： 氫鍵、共價(jià)鍵，范德華力；

（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（）。