Question

【題目】非金屬硼的合金及其化合物有著廣泛的用途。

（1）硼鋼合金的硬度是普通鋼材的 4 倍，其主要成分是鐵。 畫出基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布圖_____。

（2）氨硼烷(NH3BH3)是一種新型儲(chǔ)氫材料，其分子中存在配位鍵， 則氨硼烷分子結(jié)構(gòu)式為_____。寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子_____(填化學(xué)式)。

（3）常溫常壓下硼酸(H3BO3)晶體結(jié)構(gòu)為層狀，其二維平面結(jié)構(gòu)如右圖所示。

①1 mol H3BO3晶體中含有______mol 氫鍵。

②請(qǐng)從氫鍵的角度解釋硼酸在冷水中的溶解度小而加熱時(shí)溶解度增大的原因：__________。

（4）硼氫化鈉是一種常用的還原劑。其晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示：

①該晶體中Na+的配位數(shù)為_____。

②H3BO3 分子中的 O—B—O 的鍵角_____（填“大于”、“等于”或“小于”） BH4－中的 H—B—H 的鍵角，判斷依據(jù)是_____。

③已知硼氫化鈉晶體的密度為 ρ g/cm3， NA代表阿伏伽德羅常數(shù)的值，則 a=_____(用含 ρ、 NA的代數(shù)式表示)；④若硼氫化鈉晶胞上下底心處的 Na+被 Li+取代，得到的晶體的化學(xué)式為_____。

Answer 1

【答案】 C2H6 3 硼酸分子間通過氫鍵結(jié)合，加熱時(shí)氫鍵被破壞，有利于硼酸溶解 8 大于 H3BO3分子中的B采取sp2雜化，而BH4－中的B采取sp3雜化，sp2雜化形成的鍵角大于sp3雜化 Na3Li(BH4)4

【解析】（1）基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布圖為；

（2）氨硼烷(NH3BH3)是一種新型儲(chǔ)氫材料，其分子中存在配位鍵，N原子有孤對(duì)電子，B原子有空軌道，故形成配位鍵，所以其結(jié)構(gòu)式為：；氨硼烷是6原子14價(jià)電子分子，與其互為等電子體的分子是：C2H6；

（3）①根據(jù)圖示，1個(gè)硼酸分子參與形成6個(gè)氫鍵，一個(gè)氫鍵由兩個(gè)分子形成，所以1個(gè)硼酸分子形成3個(gè)氫鍵，故1 mol H3BO3晶體中含有3mol 氫鍵；

②由于硼酸(H3BO3)分子間形成氫鍵，故其溶于冷水時(shí)，與水形成的氫鍵數(shù)少，因此在冷水中的溶解度小，而加熱時(shí)，硼酸分子間的氫鍵被破壞，有利于硼酸分子與水形成氫鍵，溶解度增大；

（4）①根據(jù)其晶胞，該晶體中 Na+周圍最近的BH4－為8個(gè)，故Na+的配位數(shù)為8；

②H3BO3分子中的B采取sp2雜化，構(gòu)型為平面三角形，鍵角為120°，而BH4－中的B采取sp3雜化，構(gòu)型為正四面體，鍵角為109°28，故H3BO3 分子中的 O—B—O 的鍵角大于BH4－中的 H—B—H 的鍵角；

③該晶胞中有4個(gè)Na+，4個(gè)BH4－，該晶胞的體積=2a3×10-21 cm3=，故a=m；

④若硼氫化鈉晶胞上下底心處的 Na+被 Li+取代，則晶胞中有1個(gè)Li+，3個(gè)Na+，4個(gè)BH4－，得到的晶體的化學(xué)式為Na3Li(BH4)4。