Question

【題目】硼的無機化學問題比周期表里任何一種元素都更復雜和變化多端。

（1）基態B原子的價電子軌道表達式為__，第二周期第一電離能比B高的元素有__種。

（2）B易形成配離子，如[B(OH)4]-、[BH4]-等。[B(OH)4]-的結構式為__(標出配位鍵)，其中心原子的VSEPR模型名稱為__，寫出[BH4]－的兩種等電子體__。

（3）圖1表示偏硼酸根的一種無限長的鏈式結構，其化學式可表示為__(以n表示硼原子的個數)，圖2表示的是一種五硼酸根離子，其中B原子的雜化方式為__。

圖1	圖2	圖3

（4）硼酸晶體是片層結構，圖3表示的是其中一層的結構。同一層微粒間存在的作用力有__。

（5）1892年，化學家已用Mg還原B2O3制得硼單質。Mg屬六方最密堆積，其晶胞結構如圖4所示，若在晶胞中建立如圖5所示的坐標系，以A為坐標原點，把晶胞的底邊邊長和高都視作單位1，則B、E、C的坐標分別為B(1，0，0)、E(0，1，0)、C(0，0，1)，請寫出D點的坐標：D：___。

Answer 1

【答案】 6 正四面體形 CH4、NH4＋ (BO2)nn- sp3、 sp2 氫鍵、共價鍵、范德華力

【解析】

（1）B位于周期表中第2周期，第ⅢA族，同周期主族元素，隨著原子序數的增大，第一電離能有增大的趨勢，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常；

（2）硼化合物是典型的缺電子結構化合物，H3BO3也屬于缺電子化合物，可接受OH-的一對孤電子對形成B（OH）4-，根據VSEPR理論說明空間構型，等電子體是指原子數目相同，價電子總數相同的微粒；

（3）根據均攤思想分析偏硼酸根離子的化學式，根據雜化軌道理論判斷五硼酸根離子中B原子的雜化方式；

（4）硼酸晶體是片層結構，硼酸分子內存在共價鍵，分子間存在氫鍵，分子之間還存在范德華力，晶胞是無隙并置的，不能通過旋轉得到，同一層內，存在一組相反的基本結構單元；

（5）根據立體幾何知識書寫原子坐標。

（1）B是第5號元素，基態B原子的價電子為2s22p1，價電子的軌道表達式為，第二周期第一電離能比B高的元素有Be、C、N、O、F、Ne等6種。故答案為：，6；

（2）B易形成配離子，如[B(OH)4]-、[BH4]-等。[B(OH)4]-的中心原子形成4個σ鍵，其中有一個是配位鍵，由O原子提供了孤對電子，其結構式為，其中心原子B原子的價層電子對數為4，故其VSEPR模型為正四面體形， [BH4]-的等電子體有CH4、NH4+等。

（3）由圖1可知，偏硼酸根中每個B形成3個共價鍵、每個O形成2個共價鍵，所以平均每個B原子結合2個O原子，由B和O的化合價分別為+3和-2可知，其化學式可表示為；由圖2可知，五硼酸根離子中有2種B原子，一種形成4個共價鍵，另一種形成3個共價鍵，故其中B原子的雜化方式為sp3、sp2。

（4）硼酸晶體是片層結構的分子晶體，由圖3可知，同一層微粒間存在的作用力有氫鍵、共價鍵，范德華力等3種；故答案為： 氫鍵、共價鍵，范德華力；

（5）若建立如圖5所示的坐標系，x與y兩軸的夾角為120，以A為坐標原點，把晶胞的底邊邊長和高都視作單位1，則B、C的坐標分別為B(1，0，0)、c(0，0，1)，由圖可知，D點與A、B以及底面右下角等3個點構成一個正四面體，D點位于其頂點，其高度為晶胞高度的一半。由D點向底面作垂線，垂足為中線的三等分點，則垂足的坐標為(，0)，所以D點的坐標為D（）。