Question

【題目】硼、鋁屬元素周期表IIIA短周期元素。回答下列問題：

（1）基態B原子的價電子軌道表達式為__________，其第一電離能比Be ________（填“大”或“小”）。

（2）氨硼烷（NH3BH3）是最具潛力的儲氫材料之一，分子中存在配位鍵，能體現配位鍵的結構式為__________，與氨硼烷互為等電子體的烴的分子式為__________。

（3）插圖

（4）插圖

（5）插圖

（3）常溫常壓下硼酸晶體為結構層狀，其二維平面結構如圖所示：

硼酸的化學式為__________，B原子的雜化類型為_______。從氫鍵的角度解釋硼酸在冷水中的溶解度小而加熱時溶解度增大：_____________________________________。

（4）8-羥基喹啉鋁是一種黃色粉末，它是OLED中的重要發光材料及電子傳輸材料，其微觀結構如圖所示，8-羥基喹啉鋁中存在的化學鍵為______________。

A.金屬鍵 B.極性鍵 C.非極性鍵 D.配位鍵 E.π鍵

（5）金屬鋁晶體中原子呈面心立方緊密堆積（如上圖）。該晶胞空間利用率為_________________（用含π的代數式表示）；鋁的密度是2.7gcm-3,阿伏伽德羅常數為NA,依此可計算出Al原子半徑r（Al）=__________cm.

Answer 1

【答案】 小 C2H6 H3BO3 sp2 氫鍵使硼酸“締合”成層狀“大分子”，故不易溶于水；加熱破壞了氫鍵使“大分子”解離，溶解度增大 BCDE

【解析】(1). B原子的價電子分布為2S2SP1，其電子排布圖為，在一個軌道中，最多僅能容納2個電子，它們的自旋狀態相反，用↑↓表示；根據“洪特規則”，等價軌道全滿為穩定結構，所以B的第一電離能小于Be。

（2）NH3與BH3均為0化合價，NH3給出孤對電子， BH3提供空軌道接受電子對形成了結構；很明顯，乙烷C2H6與氨硼烷互為等電子體；

（3）每個單元中B為2/3，O為2，H為2，故分子式為H3BO3；B與3個O原子雜化得到三個夾角為120°的平面三角形雜化軌道，為sp2雜化；加熱時，硼酸分子間氫鍵斷裂，所以硼酸在冷水中的溶解度小而加熱時溶解度增大；

（4）A. 金屬鍵主要存在于金屬晶體中，所以此結構中不存在金屬鍵，A錯誤；B. 結構中H原子與其他原子形成的共價鍵為極性鍵，B正確；C. 碳原子間形成的共價鍵為非極性鍵，C正確；D. 鋁具有空軌道與N（具有孤對電子）形成配位鍵，D正確；E. 因為苯環中含有π鍵,所以8-羥基喹啉鋁中含有π鍵，E正確。故選擇BCDE。

（5）在面心立方最密堆積的晶胞中，面對角線長度是原子半徑的4倍。則晶胞邊長為2r ,晶胞體積V晶胞=16 。面心立方堆積的晶胞上占有的原子數為8×+6×=4，原子占有的體積為V原子 = 4×πr3 。晶胞的空間利用率等于V原子/V晶胞 = = .