Question

5．化合物A（H₃BNH₃）是一種潛在的儲氫材料，可由六元環(huán)狀物質(zhì)（HB=NH）₃，其結(jié)構(gòu)簡式如圖：，通過反應(yīng)3CH₄+2（HB=NH）₃+6H₂O→3CO₂+6H₃BNH₃制得．A在一定條件下通過多步去氫可最終轉(zhuǎn)化為氮化硼（BN）．請回答：
（1）與（HB=NH）₃互為等電子體的分子為C₆H₆（填分子式）．
（2）氮化硼（BN）有多種晶型，其中立方氮化硼與金剛石的構(gòu)型類似，則其晶胞中共有4個(gè)硼原子，4個(gè)氮原子．
（3）人工可以合成硼的一系列氫化物，其物理性質(zhì)與烷烴相似，故稱之為硼烷．工業(yè)上采用LiAlH₄和BF₃，在乙醚介質(zhì)中反應(yīng)制得乙硼烷（B₂H₆），同時(shí)生成另外兩種產(chǎn)物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3LiAlH₄+4BF₃$\frac{\underline{\;乙醚\;}}{\;}$2B₂H₆+3LiF+3AlF₃．
（4）相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如表所示，簡要分析和解釋下列事實(shí)．

化學(xué)鍵	B-H	B-O	B-B
鍵能（KJ•mol-1）	389	561	293

自然界中不存在硼單質(zhì)，硼氫化物也很少，主要是含氧化物，其原因?yàn)锽-O鍵鍵能大于B-B鍵和B-H鍵，所以更易形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的B-O鍵．
（5）在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀、骨架狀等多種結(jié)構(gòu)形式，圖（a）為一種無限長單鏈狀結(jié)構(gòu)的多碰酸根，其化學(xué)式為BO₂^-；圖（b）為硼砂晶體中的陰離子，其中硼原子采取的雜化類型sp²、sp³．

Answer 1

分析 （1）原子數(shù)相同，電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體；
（2）金剛石晶胞是立方體，如圖所示：所以金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個(gè)N和4個(gè)B原子，據(jù)此答題；
（3）LiAlH₄和BF₃在一定條件下生成乙硼烷B₂H₆、LiF和AlF₃，根據(jù)原子守恒配平方程式；
（4）根據(jù)鍵能越大物質(zhì)越穩(wěn)定，可以解釋相關(guān)問題；
（5）有1個(gè)O連著一個(gè)B，剩余的兩個(gè)O分別連著2個(gè)B，說明有一個(gè)O完全屬于B，剩下的兩個(gè)O，B只占有O的 $\frac{1}{2}$；硼砂晶體中陰離子[B₄O₅（OH）₄]^2-中一半sp³雜化形成BO₄四面體；另一種是sp²雜化形成BO₃平面三角形結(jié)構(gòu)．

解答 解：（1）原子數(shù)相同，電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體，與（HB=NH）₃互為等電子體的分子為C₆H₆；
故答案為：C₆H₆；
（2）描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞，金剛石晶胞是立方體，其中8個(gè)頂點(diǎn)有8個(gè)碳原子，6個(gè)面各有6個(gè)碳原子，立方體內(nèi)部還有4個(gè)碳原子，如圖所示：所以金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個(gè)N和4個(gè)B原子，
故答案為：4，4；
（3）LiAlH₄和BF₃在一定條件下生成乙硼烷B₂H₆、LiF和AlF₃，根據(jù)原子守恒配平方程式為：3LiAlH₄+4BF₃$\frac{\underline{\;乙醚\;}}{\;}$2B₂H₆+3LiF+3AlF₃，
故答案為：3LiAlH₄+4BF₃$\frac{\underline{\;乙醚\;}}{\;}$2B₂H₆+3LiF+3AlF₃；
（4）因?yàn)锽-O鍵鍵能大于B-B鍵和B-H鍵，所以更易形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的B-O鍵，根據(jù)鍵能越大物質(zhì)越穩(wěn)定，可知自然界中不存在硼單質(zhì)，硼氫化物也很少，主要是含氧化物，故答案為：B-O鍵鍵能大于B-B鍵和B-H鍵，所以更易形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的B-O鍵；
（5）圖（a）是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，從圖可看出，每個(gè)BO₃^2-單元，都有一個(gè)B，有一個(gè)O完全屬于這個(gè)單元，剩余的2個(gè)O分別為2個(gè)BO₃^2-單元共用，所以B：O=1：（1+2×$\frac{1}{2}$）=1：2，化學(xué)式為：BO₂^-，從圖（b）是硼砂晶體中陰離子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可看出，[B₄O₅（OH）₄]^2-一半sp³雜化形成兩個(gè)四配位BO₄四面體；另一半是sp²雜化形成兩個(gè)三配位BO₃平面三角形結(jié)構(gòu)，
故答案為：BO₂^-；sp²、sp³．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，涉及原子雜化方式的判斷、配合物的成鍵情況、元素周期律、晶胞的計(jì)算等知識點(diǎn)，題目綜合性較強(qiáng)，注意根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論、構(gòu)造原理等知識來分析解答，題目難度中等．