Question

【題目】硼及其化合物廣泛應用于高新材料領域，請回答下列有關問題：

（1）晶體硼的結構單元是正二十面體，每個單元中有12個硼原子（如圖）。

①在基態11B原子中，核外存在______對自旋相反的電子。

②若每個單元中有兩個原子為l0B，其余為11B，則該單元結構的類型有______種。

（2）NaBH4是一種重要的儲氫載體，其中涉及元素的電負性由小到大的順序為________，BH4-離子的空間構型是_____________，與BH4-互為等電子體的的分子有___________。

（3）硼酸(H3BO3)為白色片狀晶體，有與石墨相似的層狀結構，則硼酸晶體中存在的作用力有共價鍵、_____、_______。與H3BO3酸性最接近的是__________（填字母）。

A.H4SiO4 B.H3PO4 C.HNO2

（4）磷化硼是一種受到高度關注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層。如圖是磷化硼晶體的晶胞，B原子的雜化方式是___________。立方相氮化硼晶體的熔點要比磷化硼體高，其原因是_____________。

（5）己知磷化硼的晶胞參數a=478 pm，請列式計算該晶體的密度p=_____g．cm-3（用含NA的代數式表示即可，不需要計算出結果）。晶胞中硼原子和磷原子最近的核間距為_________pm。

Answer 1

【答案】 2 3 Na＜B＜H 四面體形 CH4 氫鍵 范德華力 A sp3 二者均為原子晶體，氮原子的半徑小于磷原子， N-B 鍵的鍵長小于 P-B 鍵， N-B 鍵的鍵能大

【解析】試題分析：(1)①同一個軌道中的電子自旋相反。

②根據兩個l0B原子在晶胞中的相對位置分析，當選定1個頂點后，與它最近的頂點數為5個，然后就是5個，最遠的是1個，即二取代物有3種。

(2) 根據NaBH4中H元素顯負極、鈉的活潑性大于B分析電負性，根據價電子理論分析BH4-離子的空間構型，等電子體是原子數相同、價電子數也相同的微粒。

(3)石墨中存在的作用力有共價鍵、分子間作用力，硼酸中含有O、H原子，所以存在氫鍵。B與Si的性質符合對角線原則。

(4)根據是磷化硼晶體的晶胞每個B原子與4個P原子成鍵，B原子的雜化方式是sp3 。立方相氮化硼晶體的熔點要比磷化硼體高，N原子的半徑小于P，N-B鍵能大于B-P。

(5)己知磷化硼的晶胞參數a=478 pm，根據計算晶體的密度。設某個頂點上的P原子坐標為（0,0,0），則離這個P原子最近的B原子指標為(478 pm , 478 pm ,478 pm )。478 pm

解析：(1)①同一個軌道中的電子自旋相反，B原子核外電子排布為1S22S22P1，核外存在2對自旋相反的電子。

②根據兩個l0B原子在晶胞中的相對位置分析，當選定1個頂點后，與它最近的頂點數為5個，然后就是5個，最遠的是1個，即二取代物有3種。

(2) 根據NaBH4中H元素顯負極、鈉的活潑性大于B,，所以電負性Na＜B＜H，根據價電子理論BH4-離子的價電子對數是 ，無孤對電子，所以空間構型為四面體形，等電子體是原子數相同、價電子數也相同的微粒，與BH4-互為等電子體的的分子有CH4。

(3)石墨中存在的作用力有共價鍵、分子間作用力，硼酸中含有O、H原子，所以存在氫鍵，硼酸晶體中存在的作用力有共價鍵、分子間作用力、氫鍵。B與Si的性質符合對角線原則，所以與H3BO3酸性最接近的是H4SiO4。

(4)根據是磷化硼晶體的晶胞每個B原子與4個P原子成鍵，B原子的雜化方式是sp3 。立方相氮化硼晶體的熔點要比磷化硼體高，N原子的半徑小于P，N-B鍵能大于B-P，所以立方相氮化硼晶體的熔點要比磷化硼體高。

(5)根據均攤原則1個晶胞含有一個晶胞含有4個B，4個P，設有1mol晶胞，則體積為 ，質量為42 g，根據，晶體的密度為=。設某個頂點上的P原子坐標為（0,0,0），則離這個P原子最近的B原子指標為(478 pm , 478 pm ,478 pm )，所以晶胞中硼原子和磷原子最近的核間距為 =。