Question

【题目】由N、B等元素组成的新型材料有着广泛用途。

（1）B2H6是一种高能燃料，它与Cl2反应生成的BCl3可用于半导体掺杂工艺及高纯硅制造，由第二周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子为_________(填离子符号，填一个)。

（2）氮硼烷化合物(H2N→BH2)和Ti(BH4)3均为广受关注的新型化学氮化物储氢材料。

①H2N→BH2中N原子的杂化类型为_________；

②Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反应制得。基态Ti3+的未成对电子数有____个，BH4-的立体构型是_________；写出该制备反应的化学方程式_________；

③氮硼烷可由六元环状化合物(HB=NH)3通过如下所对应制得：

3CH4+2(HB=NH)3+6H2O═3CO2+6H3BNH3与上述化学方程式有关的叙述不正确的是_________；．(填标号)

A．氮硼烷中存在配位键

B．第一电离能：N＞O＞C＞B

C．反应前后碳原子的轨道杂化类型不变

D．CH4、H2O、CO2分子空间构型分别是：正四面体形、V形、直线形

（3）磷化硼(BP)是受到高度关注的耐麿材料；如图1为磷化硼晶胞。

①磷化硼晶体属于________晶体(填晶体类型)，________(填是或否)含有配位键。

②晶体中B原子的配位数为_______。

（4）立方氮化硼是一种新型的超硬、耐麿、耐高温的结构材料，其结构和硬度都与金刚石相似，但熔点比金刚石低，原因是________。图2是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图，请在图中圆球上涂“●”和画“×”分别标明B与N的相对位置。

Answer 1

【答案】（1）CO32-或NO3- （2）①sp3 ②1个 正四面体 TiCl3+3LiBH4═Ti(BH4)3+3LiCl ③C

（3）①原子 是 ②4

（4）B—N键键长大于C—C键键长，键能小，所以熔点低

【解析】

试题分析：（1）根据等电子体原理，原子数相同，价电子数也相同的粒子互为等电子体，所以由第2周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子为CO32-或NO3-；

（2）①H3N→BH3中N原子的价层电子对数为=4，所以N原子的轨道杂化类型为sp3；

②基态Ti3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d1，其未成对电子数是1，BH4-中B原子的价层电子对数为=4，所以杂化方式为sp3杂化，则BH4-的立体构型为正四面体，Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反应制得，反应的化学方程式为TiCl3+3LiBH4═Ti(BH4)3+3LiCl；

③A．B一般是形成3个键，(H3BNH3)由六元环状化合物(HB=NH)3通过3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3制得，其中1个键是配位键，故A正确；B．同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，这几种元素都是第二周期元素，它们的族序数分别是：第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族，所以它们的第一电离能大小顺序是I1(N)＞I1(O)＞I1(C)＞I1(B)，故B正确；

C．由CH4变为CO2，碳原子杂化类型由sp3转化为sp，反应前后碳原子的轨道杂化类型已经改变，故C错误；D．CH4分子中价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=4+×(4-4×1)=4，且不含孤电子对，所以其空间构型是正四面体，H2O中价层电子对个数=2+×(6-2×1)=4，且含有2个孤电子对，所以H2O的VSEPR模型为四面体，分子空间构型为V型，、CO2分子中价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=2+×(4-2×2)=2，所以二氧化碳是直线型结构，故D正确，故答案为C；

（3）①在磷化硼晶体中，磷和硼原子之间通过共价键相互作用，结合性质可知其晶体类型为原子晶体，硼最外层有3个电子，但根据晶胞结构可知，每个硼和磷周围都有4个共价键，所以磷原子含有孤电子对，硼原子含有空轨道，它们之间存在配位键；

②根据晶的结构图可知，每个磷原子周围有4个硼原子，所以配位数为4；

（4）立方氮化硼结构和硬度都与金刚石相似，均为原子晶体，B-N键键长大于C-C键，键能小于C-C键，导致立方氮化硼熔点比金刚石低；晶体中B、N原子配位数均为4，涂“●”和画“×”分别标明B与N的相对位置为：。