Question

9．硼是一種重要的非金屬元素，在化學中有很重要的地位．

（1）基態(tài)硼原子電子排布圖為，核外有5種運動狀態(tài)不同的電子．
（2）晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是正二十面體，每個單元中有12個硼原子（如圖1），若其中有兩個原子為¹⁰B，其余為¹¹B，則該結(jié)構(gòu)單元有3種不同的結(jié)構(gòu)類型．
（3）無定形硼與Cl₂反應得到BCl₃，BCl₃的空間構(gòu)型為正三角形．
（4）氨硼烷是一種有效、安全的固體儲氫材料．氨硼烷的結(jié)構(gòu)和乙烷相似（如圖2），B、N原子的雜化軌道類型分別為sp³和sp³，氨硼烷能（填“能”或“不能”）溶于水．
（5）立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其晶胞如圖3所示，則晶胞頂點上的原子的配位數(shù)為4．若晶胞的邊長為a nm，則立方氮化硼的密度表達式為$\frac{{{{10}^{23}}}}{{{N_A}•{a^3}}}$g/cm³（設(shè)N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值）．

Answer 1

分析 （1）B的原子序數(shù)為5，其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p¹，根據(jù)電子排布式畫出電子排布圖；原子核外沒有運動狀態(tài)相同的電子；
（2）兩個¹⁰B相鄰、相間、相對；
（3）先計算其價層電子對，再根據(jù)VSEPR模型分子或離子構(gòu)型；
（4）根據(jù)分子的結(jié)構(gòu)以及成鍵元素確定雜化類型；能和水分子間形成氫鍵的物質(zhì)一般是易溶于水的；
（5）根據(jù)氮化硼晶胞圖判斷處于晶胞頂點上的原子的配位數(shù)；根據(jù)均攤法計算晶胞中N、B原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）基態(tài)B原子的電子排布式為1s²2s²sp¹，其電子排布圖為，核外有5個電子，即有5種運動狀態(tài)不同的電子；
故答案為：；5；
（2）兩個¹⁰B相鄰、相間、相對，所以共有3種類型結(jié)構(gòu)，
故答案為：3；
（3）氯化硼中硼原子含有3個共價單鍵且不含孤電子對，所以BCl₃的構(gòu)型為正三角形；
故答案為：正三角形；
（4）氨硼烷的結(jié)構(gòu)式為H₃B-NH₃，B和N之間為配位鍵，B、N的軌道數(shù)均為4，雜化類型均為sp³；氨硼烷能和水分子間形成氫鍵，所以能溶于水；
故答案為：sp³、sp³；能；
（5）根據(jù)圖知，頂點上的每個B原子和四個N原子形成共價鍵，所以B原子的配位數(shù)是4；
晶胞中N原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子數(shù)目為4，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{11+14}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度=4×$\frac{11+14}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-7cm）³=$\frac{10{\;}^{23}}{{N}_{A}×a{\;}^{3}}$g/cm³；
故答案為：4；$\frac{{{{10}^{23}}}}{{{N_A}•{a^3}}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、物質(zhì)的性質(zhì)、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．