题目内容
【题目】硼及硼的化合物有着广泛的用途。请回答下列问题:
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(1)硼在元素周期表中的位置为:____________________________________;
(2)硼化镁在39K时呈超导性,在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼相间排列。图a是该晶体微观空间中取出的部分原子沿Z轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投影,投影在同一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为_____________。
(3)硼酸(H3BO3),白色片状晶体,微溶于水,对人体的受伤组织有防腐消毒作用。H3BO3溶液中存在H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)的平衡。硼酸和过量的NaOH溶液反应方程式为:H3BO3+NaOH=Na[B(OH)4]。硼酸晶体具有层状结构,每一层结构如图1所示。
①硼酸晶体属于_______晶体(填“离子”、“分子”或“原子”)。
②下列关于硼酸的说法正确的是_______________(填序号)。
a.H3BO3是一元酸
b.其水溶液中,水的电离平衡受到抑制
c.晶体中有氢键,因此硼酸分子较稳定
(4)三氟化硼(BF3)水解生成硼酸和氟硼酸(HBF4,强酸)。BF3分子立体构型为___________,BF4-的电子式____________。
(5)氨硼烷(NBH6)是一种有效、安全的固体储氢材料。氨硼烷的结构(如图b)和乙烷相似,氨硼烷分子与硼酸分子中硼原子的杂化轨道类型分别为:___________和___________。
【答案】第二周期ⅢA族 MgB2 分子 a 平面三角形
sp3 sp2
【解析】
硼是5号元素,位于第二周期第ⅢA族;由图a知1个B原子为3个Mg原子共用,1个Mg原子为6个B原子共用,可以计算硼原子和镁原子得个数之比;硼酸晶体中存在H3BO3分子,是分子晶体;硼酸中B原子属于缺电子原子,在水溶液中可以结合水电离出的氢氧根,H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)显酸性,硼酸的加入,促进了水的电离,氢键是体现在物理性质方面;硼的最外层3个电子,三单写在硼原子的三个方向,与4个F结合,有一个F在于B形成共价键时需要得一个电子,所以整体显-1价;根据价层电子对互斥理论,可以计算中心原子的孤电子对数,从而得出杂化方式;氨硼烷的结构(如图b)和乙烷相似,则硼原子的杂化方式与乙烷中的碳一样。
(1) 硼是5号元素,位于第二周期第ⅢA族;
故答案为:第二周期第ⅢA族;
(2) 由图a知1个B原子为3个Mg原子共用,属于一个Mg原子的B原子为
,1个Mg原子为6个B原子共用,属于一个B原子的Mg原子为
,可以计算硼原子和镁原子得个数之比:2:1,故硼化镁的化学式为:MgB2;
故答案为:MgB2;
(3) ①硼酸晶体中存在H3BO3分子,是分子晶体;②硼酸中B原子属于缺电子原子,在水溶液中可以结合水电离出的氢氧根,H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq),是一元酸;硼酸的加入,促进了水的电离;氢键是体现在物理性质方面,如熔沸点等;
故答案为:分子;a;
(4) 根据价层电子对互斥理论,可以计算中心原子的孤电子对数,
,无孤电子对数,故分子的立体构型为:平面三角形;硼的最外层3个电子,三单写在硼原子的三个方向,与4个F结合,有一个F在于B形成共价键时需要得一个电子,所以整体显-1价,电子式为:
;
故答案为:平面三角形;
;
(5)氨硼烷的结构(如图b)和乙烷相似,则硼原子的杂化方式与乙烷中的碳一样,为sp3杂化;硼酸中可以通过公式来计算硼酸跟:
,所以硼酸中硼原子为sp2杂化;
故答案为:sp3 ; sp2。