题目内容

17．硼（B）及其化合物在化学中有重要的地位．请回答下列问题：
（1）Ga与B同主族，Ga的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，第一电离能由大到小的顺序是B＞Ga
（2）硼酸（H3B03）是白色片状晶体（层状结构如图1），有滑腻感，在冷水中溶解度很小，加热时溶解度增大．

①硼酸中B原子的杂化轨道类型为sp2．
②硼酸晶体中存在的作用力有范德华力和共价键、氢键．
③加热时，硼酸的溶解度增大，主要原因是加热破坏了硼酸分子之间的氢键，硼酸分子与水分子之间形成氢键．
④硼酸是一元弱酸，在水中电离时，硼酸结合水电离出的OHˉ而呈酸性．写出硼酸的电离方程式H3BO3+H2O?[B（OH）4]-+H+．
（3）硼氢化钠（NaBH4）是有机化学中的一种常用还原剂，在热水中水解生成硼酸钠和氢气，用化学方程式表示其反应原理NaBH4+4H2O═Na[B（OH）4]+4H2↑或NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑．[BH4]-的空间构型是正四面体．
（4）B3N3H6可用来制造具有耐油、耐高温性能的特殊材料．写出它的一种等电子体物质的分子式C6H6．
（5）硼化镁晶体在39K时呈超导性．在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，图2是该晶体微观结构的透视图，图2中的硼原子和镁原子投影在同一平面上．则硼化镁的化学式为MgB2．
（6）金刚石的晶胞如图3．立方氮化硼的结构与金刚石相似，已知晶胞边长为361.5pm，则立方氮化硼的密度是$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cmˉ3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数用NA表示）．

分析 （1）Ga与B同主族，处于第四周期ⅢA族，核外电子数为5+8+18=31，结合核外电子排布规律书写；同主族自上而下第一电离能减小；
（2）①由图可知，B原子形成3个B-Oσ键，没有孤电子对，据此判断B原子杂化方式；
②由硼酸晶体结构可知，层内分子中O与B、H之间形成共价键，分子间H、O之间形成氢键；
③加热破坏了硼酸分子之间的氢键，硼酸分子与水分子之间形成氢键；
④硼酸是一元弱酸，在水中电离时，硼酸结合水电离出的OH-而呈酸性，即电离生成[B（OH）4]-、H+；
（3）硼氢化钠（NaBH4）是有机化学中的一种常用还原剂，在热水中水解生成硼酸钠和氢气，据此书写方程式；计算[BH4]-中B原子价层电子对数与孤电子对，确定其空间构型；
（4）原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体；
（5）该晶体微观结构的透视图中，每个Mg原子周围有6个B原子，每个B原子为3个Mg原子共用，利用均摊法计算解答；
（6）金刚石晶胞中C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，根据均摊法可知晶胞中含有8个C原子，BN的化学式可推知，晶胞结构与金刚石相似，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，进而计算氮化硼晶胞质量，根据密度=质量÷体积计算氮化硼的密度．

解答 解：（1）Ga与B同主族，处于第四周期ⅢA族，核外电子数为5+8+18=31，根据构造原理知其基态原子核外电子分布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能：B＞Ga，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1；B＞Ga；
（2）①由腿可知，B原子形成3个B-Oσ键，没有孤电子对，B原子杂化轨道数目为3，B原子采取sp2杂化方式，故答案为：sp2；
②由硼酸晶体结构可知，层内分子中O与B、H之间形成共价键，分子间H、O之间形成氢键，层与层之间为范德华力，故答案为：共价键、氢键；
③加热破坏了硼酸分子之间的氢键，硼酸分子与水分子之间形成氢键，加热时，硼酸的溶解度增大，
故答案为：加热破坏了硼酸分子之间的氢键，硼酸分子与水分子之间形成氢键；
④硼酸是一元弱酸，在水中电离时，硼酸结合水电离出的OH-而呈酸性，即电离生成[B（OH）4]-、H+，电离方程式为：H3BO3+H2O?[B（OH）4]-+H+，
故答案为：H3BO3+H2O?[B（OH）4]-+H+；
（3）硼氢化钠（NaBH4）是有机化学中的一种常用还原剂，在热水中水解生成硼酸钠和氢气，反应方程式为：NaBH4+4H2O═Na[B（OH）4]+4H2↑或NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑；
[BH4]-中B原子价层电子对数为4+$\frac{3+1-1×4}{2}$=4，没有孤电子对，其空间构型为正四面体，
故答案为：NaBH4+4H2O═Na[B（OH）4]+4H2↑或NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑；正四面体；
（4）原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体，1个B、N原子相当于2个C原子，故B3N3H6的一种等电子体物质的分子式为：C6H6，故答案为：C6H6；
（5）该晶体微观结构的透视图中，每个Mg原子周围有6个B原子，每个B原子为3个Mg原子共用，于一个Mg原子的B原子为$\frac{1}{3}$×6=2，Mg、硼原子个数比为1：2，故硼化镁的化学式为MgB2，故答案为：MgB2；
（6）金刚石晶胞中C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，金刚石晶胞中碳原子数目为：4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，BN的化学式可推知，晶胞结构与金刚石相似，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，晶胞质量为4×$\frac{25}{{N}_{A}}$g，晶胞的体积是（361.5×10-10）3cm3，故立方氮化硼的密度=4×$\frac{25}{{N}_{A}}$g÷（361.5×10-10）3cm3=$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm-3，
故答案为：$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，属于拼合型题目，涉及知识点较多，需要学生具备扎实的基础与扎实迁移运用能力，难度中等．

练习册系列答案
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7．下列各离子组，由于生成沉淀而不能大量共存的是（　　）
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C．K+、H+、Cl-、OH-D．K+、H+、NO3-、CO32-
8．短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X氢化物的水溶液显碱性；Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等；Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料；W是重要的“成盐元素”，主要以钠盐的形式存在于海水中，请回答：
（1）X在元素周期表中的位置是第二周期第VA族；W氢化物的电子式．
（2）X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时，溶液呈酸性．（填“酸性”、“碱性”或“中性”），用离子方程式表示其原因是NH4++H2O?NH3•H2O+H+．
（3）Y-AgO电池是应用广泛的鱼雷电池，其原理如图所示，该电池的负极反应式Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O．
（4）由Z和W组成的化合物遇水立即水解产生两种酸，写出  此反应的化学方程式SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl．
5．常温下向下列溶液中加入足量的铁，充分反应后，生成气体最多的是（　　）
A．20mL 12mol/L的盐酸B．10mL 18mol/L的硫酸
C．80 mL 2mol/L的硫酸D．40 mL 14mol/L的硝酸
12．下列各项不属于官能团的是（　　）
A．NO3-B．-NO2C．-OHD．
2．下列各组物质中，能一步实现如图所示①～⑤转化关系的是（　　）
 XYZW
AFe3O4FeFeCl2FeCl3
BAlAl2O3NaAlO2Al（OH）3
CH2SO4SO2SSO3
DCH3CH2BrCH2=CH2C2H5OHCH2BrCH2Br
A．AB．BC．CD．D
9．下列有机化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是（　　）
A．HC≡C-CH3B．C．D．
6．根据CH2=CHCH2COOH的结构，它不可能发生的反应是（　　）
A．与乙醇在浓硫酸催化下发生酯化反应
B．使溴的四氯化碳溶液褪色
C．与银氨溶液反应析出银
D．与新制氢氧化铜反应
7．下列化合物中，含有非极性键的离子化合物是（　　）
A．Ba（OH）2B．H2O2C．Na2O2D．CaCl2

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