Question

【題目】2019年8月13日中國(guó)科學(xué)家合成了首例缺陷誘導(dǎo)的晶態(tài)無(wú)機(jī)硼酸鹽單一組分白光材料Ba2 [Sn（OH）6][B（OH）4] 2并獲得了該化合物的LED器件，該研究結(jié)果有望為白光發(fā)射的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供一個(gè)新的有效策略。

（1）基態(tài)Sn原子價(jià)層電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有___種，基態(tài)氧原子的價(jià)層電子排布式不能表示為，因?yàn)檫@違背了____原理（規(guī)則）。

（2）[B（OH）4] －中氧原子的雜化軌道類(lèi)型為____，[B（OH）4] －的空間構(gòu)型為______。 [Sn（OH）6] 2－中，Sn與O之間的化學(xué)鍵不可能是___。

a 鍵 b σ鍵 c 配位鍵 d 極性鍵

（3）碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物中，熔點(diǎn)較低的是_____（填化學(xué)式），其原因是___________。

（4）超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體材料——砷化硼（BAs）的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，則1號(hào)砷原子的坐標(biāo)為____。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，若晶胞中As原子到B原子最近距離為a pm，則該晶體的密度為__g·cm－3（列出含a、NA的計(jì)算式即可）。

Answer 1

【答案】3 洪特 sp3 正四面體 a BaO 離子半徑越小，晶格能越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)越高 (，，)

【解析】

(1)Sn元素與C元素為同主族元素，位于第五周期，所以其價(jià)層電子為5s25p2，5s能級(jí)的s軌道為一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，5p能級(jí)占據(jù)兩個(gè)p軌道有兩種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，共有3種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；根據(jù)洪特規(guī)則，同一能級(jí)電子要優(yōu)先以自旋相同的方式分別占據(jù)不同的軌道，所以該排布式違反了洪特規(guī)則；

(2)[B(OH)4] －中每個(gè)氧原子與氫原子和B原子各形成一個(gè)σ鍵，還有2對(duì)孤電子對(duì)，所以?xún)r(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，為sp3雜化；[B(OH)4] －中B原子與每個(gè)氧原子之間均形成一個(gè)σ鍵(其中一個(gè)為配位鍵)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，且不含孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型為正四面體；[Sn(OH)6] 2－中，O原子和氫原子之間為σ鍵，也為極性共價(jià)鍵，Sn原子和O原子之間有σ鍵和配位鍵，所以該物質(zhì)中不含π鍵，所以選a；

(3)碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物分別為BaO和MgO，鎂離子核外電子層數(shù)少于鋇離子，所以鎂離子半徑更小，形成的離子鍵更強(qiáng)，晶格能更大，熔點(diǎn)較高；

(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知1號(hào)砷原子距離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為晶胞體對(duì)角線的，所以坐標(biāo)為(，，)；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，距離最近的As原子和B原子即為1號(hào)砷原子距離坐標(biāo)原點(diǎn)B原子的距離，所以晶胞體對(duì)角線的長(zhǎng)度為4a pm，則晶胞的棱長(zhǎng)為a pm，則晶胞的體積V=pm3=×10-30cm3；根據(jù)均攤法該晶胞中As原子個(gè)數(shù)為4，B原子個(gè)數(shù)為=4，所以晶胞的質(zhì)量m=，所以密度為g/cm3。