Question

【題目】2019年8月13日中國科學(xué)家合成了首例缺陷誘導(dǎo)的晶態(tài)無機(jī)硼酸鹽單一組分白光材料Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2并獲得了該化合物的LED器件，該研究結(jié)果有望為白光發(fā)射的設(shè)計和應(yīng)用提供一個新的有效策略。

(1)基態(tài)Sn原子價電子排布式為_______，基態(tài)氧原子的價層電子排布式不能表示為2s22px22py2，因為這違背了_______原理(規(guī)則)。

(2)[B(OH)4]－中硼原子的雜化軌道類型為______，氧原子的價層電子對互斥模型是_____。[Sn(OH)6] 2－中，Sn與O之間的化學(xué)鍵不可能是_____。

a.π鍵 b.σ鍵 c.配位鍵 d.極性鍵

(3)氨硼烷(NH3BH3)被認(rèn)為是最具潛力的新型儲氫材料之一，分子中存在配位鍵，寫出氨硼烷的結(jié)構(gòu)式_______，并寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子_______(填化學(xué)式)。

(4)已知硼酸(H3BO3)為一元弱酸，寫出硼酸表現(xiàn)一元弱酸性的電離方程式________。

(5)碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物中，熔點(diǎn)較高的是_______(填化學(xué)式)，其原因是___________。

(6)超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體材料——砷化硼(BAs)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則2號砷原子的坐標(biāo)為______。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，若晶胞中As原子到B原子最近距離為a pm，則該晶體的密度為______g·cm－3(列出含a、NA的計算式即可)。

Answer 1

【答案】5s25p2 洪特 sp3 四面體 C2H6 H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+ a MgO BaO、MgO均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，MgO的晶格能較大，則其熔點(diǎn)較高

【解析】

根據(jù)Sn元素在周期表中的位置和主族元素的價電子排布通式確定其價電子排布式。根據(jù)價層電子對互斥理論分析原子的雜化類型和價層電子對互斥模型，根據(jù)B與O的成鍵特點(diǎn)判斷其所形成的化學(xué)鍵類型。根據(jù)共價鍵和配位鍵的成鍵特點(diǎn)判斷氨硼烷的結(jié)構(gòu)式，根據(jù)等電子體的概念尋找其等電子體。根據(jù)影響晶格能的因素比較離子晶體的熔點(diǎn)高低。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)及其粒子的空間分步特點(diǎn)判斷其坐標(biāo)參數(shù)，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定其邊長，根據(jù)均攤法確定晶胞中的原子個數(shù)，進(jìn)一步根據(jù)晶胞的質(zhì)量和體積求其密度。

(1)Sn元素為50號元素，位于第五周期IVA族，根據(jù)構(gòu)造原理可得基態(tài)Sn原子價電子排布式為5s25p2；根據(jù)洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個軌道，則基態(tài)氧原子的價層電子排布式表示為2s22px22py2違背了洪特規(guī)則，正確的價層電子排布式應(yīng)表示為2s22px22py12pz1，故答案為：5s25p2；洪特；

(2)[B(OH)4]－中硼原子連接四個羥基，其價層電子對數(shù)為4，則硼原子的雜化軌道類型為sp3；氧原子的σ鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為2，則氧原子的價層電子對數(shù)為4，價層電子對互斥模型是四面體；[Sn(OH)6] 2-的中心離子Sn4+與OH-之間形成配位鍵，配位鍵是一種特殊的共價鍵，則Sn與O之間形成的化學(xué)鍵屬于σ鍵或極性鍵，不可能是π鍵，故答案為：sp3；四面體；a；

(3)氨硼烷中B原子提供空軌道，NH3中N原子提供1對孤電子對，形成配位鍵，則氨硼烷(NH3BH3)的結(jié)構(gòu)式為；與氨硼烷互為等電子體的分子,可以用2個C原子代替B、N原子,則與氨硼烷互為等電子體的一種分子為C2H6，故答案為：；C2H6；

(4)硼酸(H3BO3)為一元弱酸，在水中電離時，硼酸結(jié)合水電離出的OH-而呈酸性，即電離生成[B(OH)4]－、H+，電離方程式為H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+，故答案為：H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+；

(5)碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物分別為BaO、MgO，二者均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，則MgO的晶格能較大，因此其熔點(diǎn)較高，故答案為：MgO；BaO、MgO均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，MgO的晶格能較大，則其熔點(diǎn)較高；

(6)觀察晶胞結(jié)構(gòu)可知，2號砷原子的坐標(biāo)為；觀察結(jié)構(gòu)，As原子到B原子最近距離正好是整個晶體的體對角線的，設(shè)晶胞的邊長為d pm，故As原子到B原子最近距離為，則，As位于晶胞體內(nèi)，則晶胞含有的As原子數(shù)目為4，B位于頂點(diǎn)和面心，晶胞含有的B原子數(shù)目為，則該晶體的密度為，故答案為：；。