Question

【题目】硼及其化合物广泛应用于高新材料领域，请回答下列有关问题：

（1）晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子（如图）。

①在基态11B原子中，核外存在______对自旋相反的电子。

②若每个单元中有两个原子为l0B，其余为11B，则该单元结构的类型有______种。

（2）NaBH4是一种重要的储氢载体，其中涉及元素的电负性由小到大的顺序为________，BH4-离子的空间构型是_____________，与BH4-互为等电子体的的分子有___________。

（3）硼酸(H3BO3)为白色片状晶体，有与石墨相似的层状结构，则硼酸晶体中存在的作用力有共价键、_____、_______。与H3BO3酸性最接近的是__________（填字母）。

A.H4SiO4 B.H3PO4 C.HNO2

（4）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。如图是磷化硼晶体的晶胞，B原子的杂化方式是___________。立方相氮化硼晶体的熔点要比磷化硼体高，其原因是_____________。

（5）己知磷化硼的晶胞参数a=478 pm，请列式计算该晶体的密度p=_____g．cm-3（用含NA的代数式表示即可，不需要计算出结果）。晶胞中硼原子和磷原子最近的核间距为_________pm。

Answer 1

【答案】 2 3 Na＜B＜H 四面体形 CH4 氢键 范德华力 A sp3 二者均为原子晶体，氮原子的半径小于磷原子， N-B 键的键长小于 P-B 键， N-B 键的键能大

【解析】试题分析：(1)①同一个轨道中的电子自旋相反。

②根据两个l0B原子在晶胞中的相对位置分析，当选定1个顶点后，与它最近的顶点数为5个，然后就是5个，最远的是1个，即二取代物有3种。

(2) 根据NaBH4中H元素显负极、钠的活泼性大于B分析电负性，根据价电子理论分析BH4-离子的空间构型，等电子体是原子数相同、价电子数也相同的微粒。

(3)石墨中存在的作用力有共价键、分子间作用力，硼酸中含有O、H原子，所以存在氢键。B与Si的性质符合对角线原则。

(4)根据是磷化硼晶体的晶胞每个B原子与4个P原子成键，B原子的杂化方式是sp3 。立方相氮化硼晶体的熔点要比磷化硼体高，N原子的半径小于P，N-B键能大于B-P。

(5)己知磷化硼的晶胞参数a=478 pm，根据计算晶体的密度。设某个顶点上的P原子坐标为（0,0,0），则离这个P原子最近的B原子指标为(478 pm , 478 pm ,478 pm )。478 pm

解析：(1)①同一个轨道中的电子自旋相反，B原子核外电子排布为1S22S22P1，核外存在2对自旋相反的电子。

②根据两个l0B原子在晶胞中的相对位置分析，当选定1个顶点后，与它最近的顶点数为5个，然后就是5个，最远的是1个，即二取代物有3种。

(2) 根据NaBH4中H元素显负极、钠的活泼性大于B,，所以电负性Na＜B＜H，根据价电子理论BH4-离子的价电子对数是 ，无孤对电子，所以空间构型为四面体形，等电子体是原子数相同、价电子数也相同的微粒，与BH4-互为等电子体的的分子有CH4。

(3)石墨中存在的作用力有共价键、分子间作用力，硼酸中含有O、H原子，所以存在氢键，硼酸晶体中存在的作用力有共价键、分子间作用力、氢键。B与Si的性质符合对角线原则，所以与H3BO3酸性最接近的是H4SiO4。

(4)根据是磷化硼晶体的晶胞每个B原子与4个P原子成键，B原子的杂化方式是sp3 。立方相氮化硼晶体的熔点要比磷化硼体高，N原子的半径小于P，N-B键能大于B-P，所以立方相氮化硼晶体的熔点要比磷化硼体高。

(5)根据均摊原则1个晶胞含有一个晶胞含有4个B，4个P，设有1mol晶胞，则体积为 ，质量为42 g，根据，晶体的密度为=。设某个顶点上的P原子坐标为（0,0,0），则离这个P原子最近的B原子指标为(478 pm , 478 pm ,478 pm )，所以晶胞中硼原子和磷原子最近的核间距为 =。