题目内容

8．硼及其化合物在耐高潮合金工业、催化剂制造、高能燃料等方面有广泛应用．
（1）硼原子的价电子排布图为．
（2）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2周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子为CO32-或NO3-．
（3）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．
①B与N的第一电离能：B＜N（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．H2N→BH2中B原子的杂化类型为sp2；
②Ti（BH4）3由TiCl3和LiBH4反应制得．BH4-的立体构型是正四面体；写出制备反应的化学方程式TiCl3+3LiBH4═Ti（BH4）3+3LiCl；
（4）磷化硼（BP）是受到高度关注的耐麿材料，它可用作金属表面的保护层．如图为磷化硼晶胞．
①磷化硼晶体属于原子晶体（填晶体类型），是（填是或否）含有配位键．
②晶体中P原子的配位数为4．
③已知BP的晶胞边长为anm，NA为阿伏加德罗常数的数值，则磷化硼晶体的密度为$\frac{{1.68×{{10}^{23}}}}{{{N_A}•{a^3}}}$g•cm-3（用含a、NA的式子表示）．

分析 （1）硼是5号元素，价电子数为3，据此书写价电子排布图；
（2）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，据此书写由第2周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子；
（3）①根据元素周期律，同周期元素从左向右第一电离能逐渐增大，H2N→BH2中B原子的价层电子对数为$\frac{3+3}{2}$=3，据此判断杂化类型；
②根据BH4-中B原子的杂化方式可知其立体构型；根据元素守恒书写化学方程式；
（4）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，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，据此答题；
②根据晶的结构图可知，每个磷原子周围有4个硼原子；
③BP的晶胞边长为anm=a×10-7 cm，其体积为（a×10-7 cm）3，根据晶胞图可知，每个晶胞中含有B原子数为4，P原子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，根据$ρ=\frac{m}{V}$计算；

解答 解：（1）硼是5号元素，价电子数为3，价电子排布图为，
故答案为：；
（2）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-，
故答案为：CO32-或NO3-；
（3）①根据元素周期律，同周期元素从左向右第一电离能逐渐增大，所以B的第一电离能小于N，H2N→BH2中B原子的价层电子对数为$\frac{3+3}{2}$=3，所以B原子杂化方式为sp2，
故答案为：＜；sp2；
②BH4-中B原子的价层电子对数为$\frac{3+4+1}{2}$=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，
故答案为：正四面体；TiCl3+3LiBH4═Ti（BH4）3+3LiCl；
（4）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，
故答案为：原子；是；
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，
故答案为：4；
③BP的晶胞边长为anm=a×10-7 cm，其体积为（a×10-7 cm）3，根据晶胞图可知，每个晶胞中含有B原子数为4，P原子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以磷化硼晶体的密度为$\frac{\frac{42×4}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm-3=$\frac{{1.68×{{10}^{23}}}}{{{N_A}•{a^3}}}$g•cm-3，
故答案为：$\frac{{1.68×{{10}^{23}}}}{{{N_A}•{a^3}}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及核外电子排布、杂化方式的判断、空间构型的判断、晶胞的计算等知识点，难点是晶胞的计算，灵活运用公式是解本题关键，难度中等．

练习册系列答案
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