Question

【題目】硼及其化合物在耐高溫合金工業、催化劑制造、高能燃料等方面有廣泛應用。

（1）硼原子的價電子排布圖為____________。

（2）B2H6是一種高能燃料，它與Cl2反應生成的BCl3可用于半導體摻雜工藝及高純硅制造。由第二周期元素組成的與BCl3互為等電子體的陰離子為________。

（3）氮硼烷化合物（H2N→BH2）和Ti（BH4）3均為廣受關注的新型儲氫材料。

①B與N的第一電離能：B__________N（填“>”“<”或“＝”，下同）。H2N―→BH2中B原子的雜化類型為________。

②Ti（BH4）3由TiCl3和LiBH4反應制得。BH4-的立體構型是________；寫出制備反應的化學方程式：____________。

（4）磷化硼（BP）是受到高度關注的耐磨材料，它可用作金屬表面的保護層。如圖為磷化硼晶胞。

①磷化硼晶體屬于______________晶體（填晶體類型），____________（填“是”或“否”）含有配位鍵。

②晶體中P原子的配位數為____________。

③已知BP的晶胞邊長為a nm，NA為阿伏加德羅常數的數值，則磷化硼晶體的密度為____________g·cm－3（用含a、NA的式子表示）。

Answer 1

【答案】 CO32-或NO3- ＜ sp2 正四面體 TiCl3＋3LiBH4=Ti（BH4）3＋3LiCl 原子 是 4

【解析】

（1）硼處于第二周期ⅢA族，其2s、2p電子為其價電子；

（2）等電子體原子個數相等、價電子數相等；

（3）①根據元素周期律，同周期元素從左向右第一電離能逐漸增大；H2N →BH2中N原子的價層電子對數為3，據此判斷雜化類型；

②根據BH4-中B原子的雜化方式可知其立體構型；根據元素守恒書寫化學方程式；

（4）①在磷化硼晶體中，磷和硼原子之間通過共價鍵相互作用，結合性質可知其晶體類型，硼最外層有3個電子，但根據晶胞結構可知，每個硼和磷周圍都有4個共價鍵，所以磷原子含有孤電子對，硼原子含有空軌道，它們之間存在配位；

②根據晶的結構圖可知，每個磷原子周圍有4個硼原子；

③BP的晶胞邊長為anm=a×10-7cm，其體積為（a×10-7cm）3，根據晶胞圖可知，每個晶胞中含有B原子數為4，P原子數為8×＋6×=4，根據ρ=計算。

（1）硼是五號元素，價電子數為3，原子的價電子排布圖為，故答案為：；

（2）原子總數相同，價電子總數也相同的粒子互為等電子體，所以由第二周期元素組成的與BCl3互為等電子體的陰離子為或，故答案為：或；

（3）①根據元素周期律，同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，所以B的第一電離能小于N的第一電離能；H2N→BH2中B原子的價層電子對數為，所以B原子雜化類型為sp2；故答案為：<；sp2；

②中B原子的價層電子對數為，所以雜化方式為sp3雜化，則的立體構型為正四面體，Ti（BH4）3由TiCl3和LiBH4反應制得，反應的化學方程式為TiCl3＋3LiBH4=Ti（BH4）3＋3LiCl，故答案為：正四面體；TiCl3+3LiBH4=Ti（BH4）3+3LiCl；

（4）①在磷化硼晶體中，磷和硼原子之間通過共價鍵相互作用，結合耐磨的性質可知其晶體類型為原子晶體；硼原子最外層有3個電子，但根據晶胞結構可知，每個硼周圍都有4個共價鍵，所以存在配位鍵，故答案為：原子；是；

②根據晶胞結構可知，每個磷原子周圍有4個硼原子，所以配位數為4，故答案為：4；

③BP的晶胞邊長為a nm＝a×10-7 cm，其體積為（a×10-7 cm）3，根據晶胞結構可知，每個晶胞中含有P原子數為4，B原子數為8×6×=4，所以磷化硼晶體的密度為g·cm－3＝g·cm－3，故答案為：。