题目内容

20．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或[Ar]3d104s24p1B与同周期相邻两元素第一电离能由大到小的顺序是C＞Be＞B
（2）硼酸（H3BO3）是白色片状晶体（层状结构如图），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氢键、共价键．
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）立方氮化硼是一种新型陶瓷材料，结构和形体都类似金刚石，是现时所知的几乎最硬的物质，化学式为BN，则立方氮化硼中B原子的杂化轨道类型为sp3；1mol立方氮化硼中B-N的物质的量为4mol．

分析 （1）Ga与B同主族，处于第四周期ⅢA族，核外电子数为31，结合核外电子排布规律书写；同周期从左到右第一电离能增大，但是第IIA和第IIIA族、第VA和第VIA反常；
（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）立方氮化硼的结构和形体都类似金刚石，则每个B原子形成4个共价键，构成的立体网状结构，根据共价键数目判断杂化类型．

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，同周期从左到右第一电离能增大，但是第IIA和第IIIA族、第VA和第VIA反常，故第一电离能：C＞Be＞B，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1； C＞Be＞B；
（2）①由图可知，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）立方氮化硼的结构和形体都类似金刚石，金刚石中每个C原子与其它4个碳原子形成四面体结构，整个晶体为立体网状结构，则每个B原子形成4个共价键，则B原子的杂化类型为sp3；每个B原子形成4个共价键，则1mol立方氮化硼中B-N的物质的量为4mol，
故答案为：sp3；4mol．

点评 本题是对物质结构的考查，题目涉及电子排布式、第一电离能、杂化理论的应用氢键和分子间作用力等，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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10．下列说法不正确的是（　　）
A．豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮是化学变化
B．化石燃料燃烧通常不释放出氮氧化合物
C．汽车尾气中排放的氮氧化合物是由游离态氮转化来的
D．植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环
11．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，回答下列问题：
（1）a、c、d中第一电离能最大的是O（填元素符号），e的价层电子轨道示意图为．
（2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为sp3；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4（填化学式，写出两种）．
（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3．（填化学式）
（4）c和e形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则其中元素e的化合价为+1
（5）这5种元素形成的一种1：1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示）．该化合物中，阴离子为SO42-，阳离子中存在的化学键类型有共价键和配位键；该化合物加热时首先失去的组分是H2O，判断理由是H2O和Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱．
8．下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是（　　）
晶体类型原子晶体离子晶体 分子晶体
A．氮化硅磷酸单质硫
B．单晶硅碳酸氢铵水银
C．金刚石烧碱冰
D．铁尿素冰醋酸
A．AB．BC．CD．D
15．下列各组微粒的空间构型相同的是（　　）
①NH3和H2O　②NH4+和H3O+　③NH3和H3O+　④O3和SO2⑤CO2和BeCl2　⑥SiO4-和SO42-　⑦BF3和Al2Cl6．
A．全部B．除④⑥⑦以外C．③④⑤⑥D．②⑤⑥
5．氯化钠是氯碱工业的主要原料，其晶体不带有结晶水，饱和食盐水也是实验室常用试剂．完成下列填空：
（1）粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等离子和少量泥沙，某同学设计的提纯步骤依次为：溶解、过滤、加入沉淀剂、调pH、蒸发结晶．其中还缺少的步骤是过滤．
（2）电解饱和食盐水实验中，检验阳极产物的试剂是湿润的淀粉KI试纸；若用粗盐配制饱和食盐水进行电解，则阴极区可能出现的异常现象是出现浑浊现象．
（3）氯碱厂称固体烧碱为“片碱”．用滴定法测定片碱中杂质Na2CO3含量的过程如下：称取样品，加水溶解；加入酚酞试液，用标准盐酸滴定至溶液由红色刚好变为无色；再加甲基橙，继续用标准盐酸滴定至终点．数据处理．实验中用于溶解片碱的蒸馏水必须事先煮沸一段时间，煮沸的目的是除去可能溶解的CO2，防止对测定结果产生干扰；用甲基橙作指示剂时，判断滴定达到终点的现象是溶液由黄色变为橙色，且半分钟不变；用酚酞作指示剂时，发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O、CO32-+H+=HCO3-．
（4）下列关于饱和食盐水的用途及装置设计正确的是cd．（填写编号）

a．模拟工业制纯碱b．制乙酸乙酯实验中接受产物c．除去氯气中的氯化氢d．实验室制乙炔
（5）在饱和食盐水中加入浓硫酸，会有大量固体析出．过滤、洗涤、得干燥固体．为确定该固体的成份，进行以下实验：①取少量固体溶于水，测得溶液显中性；②称取1.961g固体于坩埚中加热，发现有水生成，继续加热至固体恒重，称量质量为1.331g．判断固体已恒重的操作是连续两次加热、冷却、称量，质量差不超过0.001g；③将1.331g固体全部溶于水，加入足量的BaCl2溶液，得干燥纯净沉淀1.165g．则原固体的成份是Na2SO4•7H2O、NaCl．（写化学式）
12．将64g铜与200mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解后，收集到标况下的混合气体体积为22.4L．将所得溶液加入5mol/L的NaOH溶液500ml，恰好将溶液中的Cu2+生成沉淀．（（写出必要的计算过程及文字说明，无计算过程不得分））
（1）被还原的硝酸的物质的量为1mol
（2）生成的NO的体积为11.2L
（3）原硝酸的浓度为15mol/L．
9．（1）某有机物I的结构简式如图所示．下列关于有机物 I的说法正确的是CD．
A．分子式为C14H12O5Cl；
B．1molI最多可消耗5molNaOH；
C．可以发生加聚、氧化、取代、消去反应；D．难溶于水．
（2）已知在一定条件下烯、炔可以与CO、H2反应生成醛，如：CH≡CH+CO+H2→CH2=CHCHO．以苯乙烯为原料按以下路径可以合成有机物Ⅲ：

①上述流程第一步反应还可以得到另一种有机产物，其结构简式为：；
②Ⅱ的结构简式为：；
③反应a的化学方程式为：+NaOH$→_{△}^{H_{2}O}$+NaBr．
④Ⅲ的同分异构体中满足以下条件的有2种．加入氯化铁溶液显紫色；能发生加聚反应；苯环上的一元取代产物有两种．
（3）仅以乙烯为有机原料，合成（CH3）2CHCHO，写出有关反应的化学方程式（不要求写出反应条件）．
10．元素X原子的最外层有1个电子，元素Y原子的最外层有6个电子，这两种元素形成的化合物（　　）
A．只能是离子化合物X2Y
B．只能是共价化合物X2Y2
C．既可能是离子化合物也可能是共价化合物
D．形成的化合物无论是X2Y还是X2Y2 原子都达到了8电子稳定结构

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