Question

【题目】目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如图：

(1)Zr原子序数为40，价电子排布式为___。图1中属于非极性的气体分子是___。

(2)①氟化硼(BF3)是石油化工的重要催化剂。BF3中B-F比BF中B—F的键长短，原因是___。

②乙硼烷(B2H6)是用作火箭和导弹的高能燃料，氨硼烷(H3NBH3)是最具潜力的储氢材料之一。

B2H6的分子结构如图2所示，其中B原子的杂化方式为___。

③H3NBH3的相对分子质量与B2H6相差不大，但是H3NBH3的沸点却比B2H6高得多，原因是__。

④硼酸盐是重要的防火材料。图3是硼酸钠晶体中阴离子(含B、O、H三种元素)的结构，该晶体中含有的化学键有__。

A.离子键 B.极性键 C.非极性键 D.配位键 E.金属键

(3)CO与Ni可生成羰基镍[Ni(CO)4]，已知其中镍的化合价为0，[Ni(CO)4]的配体中配位原子是___。

(4)为了节省贵金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物作为催化剂。一种复合氧化物结构如图4所示，则与每个Sr2+紧邻的O2-有___个。

(5)与Zr相邻的41号元素Nb金属的晶格类型为体心立方晶格(如图5所示)，原子半径为apm，相对原子质量为b，阿伏加德罗常数为NA，试计算晶体铌的密度为___g·cm-3(用来a、b、NA表示计算结果)。

Answer 1

【答案】4d25s2 O2、N2、CO2 BF3中B采用sp2杂化，BF4-中B采用sp3杂化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短。(或BF3中除了σ键，还有(Π46)大π键) sp3 H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大 ABD C 12

【解析】

(1)Zr原子序数为40，原子核外有40个电子，根据核外电子排布规律可得其基态原子的核外电子排布为[Kr]4d25s2，价电子排布为4d25s2；O2、N2均为双原子分子构成的气体，属于非极性分子，CO2分子为直线形，正负电荷中心重合，属于非极性分子；

(2)①BF3中B原子价层电子对数为3，采用sp2杂化，BF中B原子中心价层电子对数为4，采用sp3杂化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短(或BF3中除了σ键，还有(Π46)大π键)；

②据图可知B2H6分子中每个B原子和4个氢原子形成4个σ键，价层电子对数为4，所以为sp3杂化；

③N的电负性较大，所以H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高；

④硼酸钠晶体中有硼酸根和钠离子之间的离子键，阴离子中O原子和B原子、O原子和H原子之间存在极性键；B的最外层电子数为3，据图可知部分B原子形成4个共价键，所以其中有配位键，综上所述存在离子键、极性键、配位键，所以选ABD；

(3)[Ni(CO)4]的配体为CO，C原子和O原子均含有孤电子对，但C的电负性较小，更容易给出电子，所以配位原子为C；

(4)Sr2+在晶胞的体心，与之紧邻的O2-在晶胞的棱上，所以每个Sr2+紧邻的O2-有12；

(5)体心立方堆积模型中，位于体对角线上的3个原子相切，设晶胞的棱长为r，则有=4a，解得r=a pm，则晶胞的体积V=pm3；根据均摊法晶胞中Nb原子的个数为=2，所以晶胞的质量为g，所以晶胞密度为=g/cm3。