Question

【題目】繼密胺樹脂/石墨烯量子點復合微球新型白光發(fā)光材料后，2019年8月13日中國科學院福建物質(zhì)結構研究所合成了首例缺陷誘導的晶態(tài)無機硼酸鹽單一組分白光材料并獲得了該化合物的LED器件。

(1)基態(tài)O原子能量最高的電子，其電子云在空間有_________個延展方向；C原子的基態(tài)電子排布式為_____________；

(2)NO3-與互為等電子體，構型為__________；苯-1,4-二硼酸甲基亞氨基二乙酸酯結構如圖所示，硼原子和氮原子的雜化方式分別為__________、__________。

(3)可用檢驗，其對應的酸有兩種，分別為硫氰酸(HSC≡N）和異硫氰酸(HN=C=S)，這兩種酸中沸點較高的是____________，試分析原因：________；熱穩(wěn)定性： _______(填“<”“>”或“=”)。

(4)超高熱導率半導體材料——砷化硼(BAs)晶胞結構如圖所示(As位于體內(nèi)，B位于頂點和面心)，已知晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為，As原子到B原子最近距離為__________(用含a的式子表示)，該晶體的密度是___________________g.cm-3 (列出含a、的計算式即可)。

Answer 1

【答案】3 平面正三角形 異硫氰酸(HN=C=S) 異硫氰酸分子中存在N—H鍵，硫氰酸分子中存在S—H鍵，N原子的電負性大于S原子，易形成分子間氫鍵 <

【解析】

(1)基態(tài)O原子核外電子排布式為1s22s22p4，基態(tài)原子中能量最高的電子處于2p能級；基態(tài)C原子核外共有6個電子；

(2)S原子的孤電子對數(shù)==0，說明無孤對電子，只形成3個σ鍵，雜化軌道數(shù)目為3；在苯-1,4-二硼酸甲基亞氨基二乙酸酯結構中，硼原子形成3個σ鍵，而氮原子價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=3+×(5-3×1)=4；

(3)比較硫氰酸(H-S-C≡N)和異硫氰酸(H-N=C=S)，考慮分子間形成氫鍵對二者沸點的影響，據(jù)此分析原因；通過比較Mg2+和Ba2+分別與CO32-之間的作用力大小判斷穩(wěn)定性強弱

(4)由晶胞結構可知，As原子到B原子最近距離為立方體對角線間長度的；均攤法計算晶胞中B、As原子數(shù)目，計算晶胞質(zhì)量，晶體密度=晶胞質(zhì)量÷晶胞體積。

(1) 基態(tài)O原子核外電子排布式為1s22s22p4，基態(tài)原子中能量最高的電子處于2p能級，有4個電子，其電子云在空間有3個延展方向；基態(tài)C原子核外共有6個電子，其電子排布式為1s22s22p2；

(2) S原子的孤電子對數(shù)==0，說明無孤對電子，只形成3個σ鍵，雜化軌道數(shù)目為3，為sp2雜化，分子構型為平面正三角形；在苯-1,4-二硼酸甲基亞氨基二乙酸酯結構中，硼原子形成3個σ鍵，硼原子的雜化方式為sp2，而氮原子價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=3+×(5-3×1)=4，氮原子的雜化方式為sp3；

(3) 硫氰酸(H-S-C≡N)和異硫氰酸(H-N=C=S)，H-S-C≡N中H和S相連，H-N=C=S中H和氮相連，N的電負性大于S，因此H-N=C=S中的H更具活性，能形成分子間氫鍵，導致其沸點升高，因此硫氰酸(H-S-C≡N)和異硫氰酸(H-N=C=S)這兩種酸中沸點較高的是異硫氰酸(H-N=C=S)，原因是：異硫氰酸更易形成分子間氫鍵；Mg2+的半徑比Ba2+半徑小，則Mg2+奪取CO32-里的一個氧原子的生成氧化鎂的能力強，所以MgCO3容易分解，即MgCO3的熱穩(wěn)定性小于BaCO3。

(4)晶胞中立方體對角線上兩個As原子間的距離為a pm，則As原子到B原子最近距離為 pm；晶胞中黑色球數(shù)目為4，白色球數(shù)目為8×+6×=4，故晶胞質(zhì)量=g，BAs晶體的密度== gcm-3。