Question

【题目】硼、铝属元素周期表IIIA短周期元素。回答下列问题：

（1）基态B原子的价电子轨道表达式为__________，其第一电离能比Be ________（填“大”或“小”）。

（2）氨硼烷（NH3BH3）是最具潜力的储氢材料之一，分子中存在配位键，能体现配位键的结构式为__________，与氨硼烷互为等电子体的烃的分子式为__________。

（3）插图

（4）插图

（5）插图

（3）常温常压下硼酸晶体为结构层状，其二维平面结构如图所示：

硼酸的化学式为__________，B原子的杂化类型为_______。从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大：_____________________________________。

（4）8-羟基喹啉铝是一种黄色粉末，它是OLED中的重要发光材料及电子传输材料，其微观结构如图所示，8-羟基喹啉铝中存在的化学键为______________。

A.金属键 B.极性键 C.非极性键 D.配位键 E.π键

（5）金属铝晶体中原子呈面心立方紧密堆积（如上图）。该晶胞空间利用率为_________________（用含π的代数式表示）；铝的密度是2.7gcm-3,阿伏伽德罗常数为NA,依此可计算出Al原子半径r（Al）=__________cm.

Answer 1

【答案】 小 C2H6 H3BO3 sp2 氢键使硼酸“缔合”成层状“大分子”，故不易溶于水；加热破坏了氢键使“大分子”解离，溶解度增大 BCDE

【解析】(1). B原子的价电子分布为2S2SP1，其电子排布图为，在一个轨道中，最多仅能容纳2个电子，它们的自旋状态相反，用↑↓表示；根据“洪特规则”，等价轨道全满为稳定结构，所以B的第一电离能小于Be。

（2）NH3与BH3均为0化合价，NH3给出孤对电子， BH3提供空轨道接受电子对形成了结构；很明显，乙烷C2H6与氨硼烷互为等电子体；

（3）每个单元中B为2/3，O为2，H为2，故分子式为H3BO3；B与3个O原子杂化得到三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道，为sp2杂化；加热时，硼酸分子间氢键断裂，所以硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大；

（4）A. 金属键主要存在于金属晶体中，所以此结构中不存在金属键，A错误；B. 结构中H原子与其他原子形成的共价键为极性键，B正确；C. 碳原子间形成的共价键为非极性键，C正确；D. 铝具有空轨道与N（具有孤对电子）形成配位键，D正确；E. 因为苯环中含有π键,所以8-羟基喹啉铝中含有π键，E正确。故选择BCDE。

（5）在面心立方最密堆积的晶胞中，面对角线长度是原子半径的4倍。则晶胞边长为2r ,晶胞体积V晶胞=16 。面心立方堆积的晶胞上占有的原子数为8×+6×=4，原子占有的体积为V原子 = 4×πr3 。晶胞的空间利用率等于V原子/V晶胞 = = .